数字信号内插方法的python实现

内插指的是增加数字信号采样率的方法。
步骤：

插入零值样本（即在所需要插值的地方插入0）

低通滤波器滤波
–来自：理查德G.莱昂斯, D.李・富盖尔, RichardG.Lyons,等. 数字信号处理精要[M]. 机械工业出版社, 2016.

但是我发现这种方法会导致信号的幅值改变。n倍内插相当于把幅值缩小了n倍。所以应该加入第3个步骤：n倍内插在滤波之后信号的幅值乘n。

import numpy as np
import math
import scipy.signal as signal
import pylab as pl
import matplotlib.pyplot as pltsampling_rate=1000 # 采样率设置为1000Hz，内插之前的采样率为333Hz
t1=np.arange(0, 1.0, 1.0/sampling_rate) # 时间长度为1s
x1=np.sin(15.4*np.pi*t1)*8.9+np.sin(31*np.pi*t1)*35.9+np.sin(56*np.pi*t1)*29.3
plt.figure(figsize=(16,4))
plt.plot(t1,x1)
plt.plot(t1,x1, '*')
plt.xlabel("Time(s)")
plt.ylabel("Volt")
plt.legend()
plt.show()

# x2 为内插之前的数据
t2=t1[::3]
x2=x1[::3]
plt.figure(figsize=(16,4))
plt.plot(t2,x2,"*")
plt.plot(t2,x2)
plt.xlabel("Time(s)")
plt.ylabel("Volt")
plt.legend()
plt.show()

# x3 为零值内插修改后的数字信号
x3=x1.copy()
x3[1::3]=0;
x3[2::3]=0;
plt.figure(figsize=(16,4))
plt.plot(t1,x3,"*")
plt.xlabel("Time(s)")
plt.ylabel("Volt")
plt.legend()
plt.show()

# 放大局部信号
plt.figure(figsize=(16,4))
plt.plot(t1,x3,"*")
plt.xlim(0,0.1)
plt.xlabel("Time(s)")
plt.ylabel("Volt")
plt.legend()
plt.show()

# 滤波器设置
b,a=signal.iirdesign(0.08, 0.1, 1, 40)
# x4 为低通滤波器滤波之后的数字信号
x4 = signal.filtfilt(b, a, x3)
plt.figure(figsize=(16,4))
plt.plot(t1,x4)
plt.plot(t1,x4,"*")
plt.xlabel("Time(s)")
plt.ylabel("Volt")
plt.legend()
plt.show()

# 蓝色为理论信号，红色为经过插值前两步之后的信号
plt.figure(figsize=(16,4))
plt.plot(t1,x1)
plt.plot(t1,x4,'r--')
plt.xlabel("Time(s)")
plt.ylabel("Volt")
plt.legend()
plt.show()

可见滤波之后的信号幅值很大程度上被改变了。

# 蓝色为理论信号，红色为插值之后的信号
plt.figure(figsize=(16,4))
plt.plot(t1,x1)
plt.plot(t1,3*x4,'r--')
plt.xlabel("Time(s)")
plt.ylabel("Volt")
plt.legend()
plt.show()

结论：
信号的零值内插方法需要经过三个步骤：

插入零值样本（即在所需要插值的地方插入0）
低通滤波器滤波
针对 n 倍内插每个信号值扩大 n 倍

数字信号内插方法的python实现相关推荐

matlab信号内插,基于VC++和Matlab的数字信号内插处理系统
0引言目前,利用并行交替式(Parallalinterleaving)技术,超高速数字化示波器的实时采样速率已突破了10Gsa/s.按照Nyquist定理,这种系统的实时带宽可接近5GHz.在数字化示 ...
python任意输入一个正整数、判断该数是否为素数_Python编程判断一个正整数是否为素数的方法，python素数...
Python编程判断一个正整数是否为素数的方法,python素数本文实例讲述了Python编程判断一个正整数是否为素数的方法.分享给大家供大家参考,具体如下: import string impor ...
复合数值积分方法以及Python程序实现
■ 前言在 Composite Numerical Integration 中给出了三种复合数值积分方法它们分别是: Newton-Cotes Formulas 01三种方法的公式及其Python程 ...
用Alpha生成Trimp图的方法（python）
用Alpha生成Trimp图的方法(python) 文章目录: 一.Alpha图生成Trump图(方法一) 二. 一.Alpha图生成Trump图(方法一) __Author__ = 'Shliang ...
python 取反_自从用了这招pandas 空数据处理方法，python编程速度提升了不少
今天为大家带来的内容是:自从用了这招pandas 空数据处理方法,python编程速度提升了不少文章内容主要介绍了pandas 空数据处理方法详解,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工 ...
Python：pmml格式文件的简介、安装、使用方法(利用python将机器学习模型转为Java常用的pmml格式文件)之详细攻略
Python:pmml格式文件的简介.安装.使用方法(利用python将机器学习模型转为Java常用的pmml格式文件)之详细攻略目录 pmml格式文件的简介 1.PMML结构 pmml安装 pmm ...
python的变量名有哪些_【python字符串做变量名的方法有哪些?这些方法对python应用很重要】- 环球网校...
[摘要]python的功能都是建立在代码之上的,不过你知道python字符串做变量名的方法有哪些?这些方法对python应用很重要,如果你想学好python,那么本文内容一定要自己试试,毕竟实践出真知 ...
笨方法“学习python笔记之urlopen
最近在学习"笨方法"学python中,在习题41中发现了urlopen()函数,特意查了下官方资料,查资料最好查官方资料,最好不要做"百度君".urlopen( ...
笨方法“学习python笔记之字典
列表是线性存储,且可以随机访问,且是有序的,其访问可以通过索引来访问.而字典是另外一种存储数据,可以通过建立键和值的映射关系,就和查字典差不多,通过键就可以查找到相对应的值字典创建字典创建过程中每 ...

数字信号内插方法的python实现

数字信号内插方法的python实现相关推荐

最新文章

热门文章