DSP中的“光谱增白”是什么意思?

在图像处理中使用光谱增白有什么作用? (在视觉上还是在其他方面……)

频谱白化在音频处理或分析中哪里有用?频谱增白的音频信号听起来像什么?

#1 楼


DSP中的“频谱白化”是什么意思?


频谱白化通常是一种使信号频谱“更均匀”的尝试。这样做可能是一件好事的原因之一是,它可以使信号的自相关“变窄”(对于离散时间信号,它更接近Dirac增量)。这可以帮助及时定位。


在图像处理中使用光谱增白会有什么效果? (无论是视觉上还是其他方面……)


通常不太漂亮。大多数图像是“低通”的(大多数信息在频谱的低频部分)。一种简单的图像变白方法是进行列(或行)差异(例如,在matlab中为diff)。

这将表示负像素值,通常不会映射到任何东西

此示例说明了预增白如何改善图像处理模板匹配中的定位。该链接的图片是:




频谱白化在音频处理或分析中可能有用?


如果您试图(及时)定位声音的开始,则频谱增白可以改善这种情况。也可能降低(改善)SNR。


频谱增白的音频信号听起来像什么?


语音或音乐,它会带来更高的频率。

评论


$ \ begingroup $
除此之外,您还将如何“预增白”数据信号?
$ \ endgroup $
– TheGrapeBeyond
2013年9月2日19:17在

$ \ begingroup $
这取决于您所说的“数据信号”是什么?您的意思是仅包含1和0的信号吗?
$ \ endgroup $
– Peter K.♦
2013年9月2日19:24在

$ \ begingroup $
我的意思是说我给您一个数据矢量,例如100个数字,这样PSD并不统一。
$ \ endgroup $
– TheGrapeBeyond
2013年9月2日19:26

$ \ begingroup $
好。一种方法是使用AR(自回归)频谱估计器(例如,使用Yule-Walker方程)估计PSD,然后使用其逆信号对信号进行滤波。但这实际上取决于应用程序,哪种形式的美白才有意义。
$ \ endgroup $
– Peter K.♦
2013年9月2日19:30



$ \ begingroup $
啊,有趣的谢谢!我在进行任何美白之前的一个误解是,难道不是要破坏您最初必须使用的任何有意义的结构吗? (您可以按反函数进行过滤,现在剩下的是增量函数)。那有什么好处?...
$ \ endgroup $
– TheGrapeBeyond
2013年9月2日19:34

#2 楼

频谱增白是制作幅值频谱Uniform的过程。

对于图像,它使幅度谱更连续,而不是在周围到处跳动的频率很少。基本上,“ Whitening”一词来自“ White Process”,其频谱在所有频率上都是恒定的。但是,如果对图像执行此操作,则将毫无意义。因此,实际上,您希望跳动和抖动的频谱看起来更平滑,而又不会产生过多的噪声。

我不确定它会如何影响图像,但是我可以举一个应用此示例的例子。考虑一下一个通信系统中的LTI通道(或一个音频系统,它对所有频率的响应都不太“白”。音频系统不会以相同的幅度往复运动所有频率,并且会产生均衡作用)。在接收器的末端(作为扬声器的输出或通信系统的RX),您收到的是输入信号的失真版本。因此,从理论上讲,您要在通过系统发送信号之前要做的就是修改信号的形状,以便在系统失真时使其足够平坦。通常将其称为预加重或均衡。我想我不确定在图像处理中将频谱美白应用到什么地方(因为我之前没有做过),但是它的用法和应用程序是否相同,正如我在这里说明的那样。

然后,您可能会认为“频谱增白剂”或均衡器(在通信系统的情况下)只是使它失真的系统的逆向。如果系统的频率响应为$ H(z)$,则增白剂仅为$ 1 / H(z)$。但是,如果在信号被噪声削弱后再执行此操作,则应格外小心,因为您可能会在某些信号强度以前非常低的地方提高噪声水平。

评论


$ \ begingroup $
使幅度谱一致时,什么仍然不变?即使白噪声也具有均匀的频谱。
$ \ endgroup $
–user13107
2013年9月2日在2:12



#3 楼

白色光谱是与白光相同的光谱:所有波长(频率)均具有恒定的平均功率。通常没有信号,也没有图像。如果需要白色频谱,则只需要一种使当前信号/图像变白的方法即可。有很多方法可以进行美白。最简单的方法之一是时间序列中的线性预测。在图像处理中,即使是简单的高通滤波器也可以使图像变白。