第一章 信号与系统

信号

信息的表现形式与传送载体，而信息则是蕴含在信号中的具体内容

模拟信号/连续信号

在电学领域中，通过电流或电压对真是信号进行连续的直接的记录 模拟其变化过程得到的信号称为模拟信号或连续信号

数字信号

将信号转换成数字形式进行存储和处理

单位时间内仅能选取有限数量的信号值

信号值只能以有限位数的形式进行存储，保留有限的精度

前者对应自变量的离散化 过程称为抽样

后者对应信号值的离散化 一般涉及量化与编码

模数转换器

将模拟信号转换成数字信号

系统

在领域内特指 系统特质对信号产生影响的装置或算法

通信系统

广义上说 一切信息的传输过程都可以看成通信 一切完成信息传输任务的 系统都是通信系统

通信系统包含 发射机 信道 和接收机

发射机

将信源产生的携带消息的信号转换成适合于在信道中传输的发射信号

接收机

功能与发射机相反，作用是对接受信号进行处理，将其还原成消息传送到信宿

调制

将原始信号转换成适合于在信道中传输的发射信号的过程

解调

从已调制的接受信号中还原出原始信号的过程

信道

传送信息的通道

通信系统

模拟通信系统和数字通信系统

信号处理

是指按照某种需要或目的，对信号进行特定的操作、加工、提炼和修改等

系统分析

是指对于给定的系统，研究系统对输入信号(也称激励信号)所产生的输出信号(也称响应信号)，并由此获得对系统功能和特性的认知。

系统综合

指对于特定信号及处理要求，研究系统应具有的功能和特性，并据此设计所需的系统。系统分析是系统综合的基础。

连续信号 离散信号

周期信号

在全时域内具有周而复始特性的信号

能量信号、功率信号

频域分析方法

将信号分解为不同的频率分量 研究系统对不同频率分量的幅度和相位响应特性

以角频率为自变量 以幅度和相位为因变量 在频域对信号与系统的特征进行分析

复频域分析方法引入衰减因子对信号和系统进行分析

特点是可以在复平面上以零、极点的分布特点快速判断信号和系统的多重特性

系统分析

给定激励和起始条件，根据描述系统的模型求系统的响应

响应划分

零输入响应 与 零状态响应

自由响应 与 强迫响应

暂态响应 与 稳态响应

零输入响应

没有外加激励信号的作用，只由起始状态（起始时刻系统储能）所产生的响应

零状态响应

不考虑原始时刻系统储能的作用（起始状态等于零），由系统的外加激励信号产生的响应

研究零状态响应的意义

大量的通信与电子系统实际问题只需研究零状态响应

可以采用卷积的方法求解零状态响应

通过输入和输出之间的关系来辨识系统和研究系统自身的特性

带宽

频带宽度简称带宽 表示信号频谱的集中程度

信号可以用某段频率范围的信号来表示 此频率范围称为频带宽度

理想低通

是能够实现以某一特定的截止频率为界 对这一频率的信号进行无失真传输 而对高于此频率的信号完全抑制

调制解调

调制是把信号的频谱搬移到任何所需的较高频段上的过程

解调是把较高频段上的信号搬移会原频段并恢复的过程

频率域锐化

消除模糊 突出边缘

图像

被记录的所有具有视觉效果的画面都可以称为图像

数字图像

完全是用数字（即计算机存储的数据）来记录图像各点的亮度信息 数字图像是由模拟图像经过数字化或离散化得到的 组成数字图像的基本单位是像素

模拟图像

通过某种物理量（光电等）的强弱变化来记录图像上各点的亮度信息 如模拟电视图像 自然图像是连续的

数字图处理

数字图像处理可以对图像数据进行变换 编码和压缩 便于机器对图像存储和传输

特点包括：

处理信息量大 占用频带较宽 像素之间相关性大 无法复现全部信息 受人的因素影响较大

低级图像处理

输入是图像 输出也是图像

中级图像处理

输入是图像 输出是表示图像特征的数值或符号

高级图像处理

输入是数值或符号 输出是对图像的理解结果 图像理解

狭义的图像处理是底层操作 主要在图像像素级上进行处理

图像增强

是指对较低质量的图像 利用特征提取等手段 对图像的信息进行增强 改善图像质量 进一步突出图像中的有用信息

空域处理

是在图像空域平面进行处理 对图像的像素灰度进行直接处理

滤波

利用图像的邻域或者图像的频率成分实现对图像进行处理

滤波器

在图像滤波过程中 邻像素组合过程中使用的权重函数

图像平滑

本质是基于空域积分运算

图像锐化

本质是基于空域微分运算

为什么要在频率域研究图像增强