有限频率下二维数字滤波器模型简化

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"这篇技术论文关注的是在有限频率范围内对二维(2-D)数字滤波器的模型简化问题。文章采用Fornasini-Marchesini局部状态空间(FM LSS)模型来描述2-D数字滤波器,并利用2-D系统的广义Kalman-Yakubovich-Popov (GKYP)引理,推导出有限频率模型简化问题的充分条件。与全频域方法相比,提出的有限频率方法能获得更好的近似效果。" 本文是关于在特定有限频率范围内对二维数字滤波器进行模型简化的研究。二维滤波器在图像处理、信号处理等领域有广泛应用,其复杂性可能导致计算效率降低。因此,模型简化成为优化计算性能的关键。 首先,2-D数字滤波器通过Fornasini-Marchesini局部状态空间模型表示。这是一种数学工具,用于描述和分析多变量动态系统,特别是当系统具有局部交互性质时,该模型尤其适用。FM LSS模型能够捕捉2-D滤波器的时空特性,提供了一种结构化的分析框架。 然后,论文利用2-D系统的广义Kalman-Yakubovich-Popov (GKYP)引理来建立模型简化的条件。GKYP引理是控制理论中的一个关键工具,它为稳定性分析和控制器设计提供了基础。在2-D系统中,GKYP引理扩展了经典的一维系统理论,使得在有限频率范围内分析和简化模型成为可能。 作者推导出的充分条件,为在保持系统性能的同时,减少2-D滤波器的状态空间维度提供了理论依据。这使得在特定频段内,滤波器的计算复杂度得以降低,而不会显著牺牲其滤波性能。 与传统的全频域模型简化方法相比,有限频率方法更注重在选定频段内的表现,因此在特定应用中可能更为高效。这种方法特别适用于那些只关心特定频带性能的系统,例如针对特定噪声频率的降噪滤波器。 这篇论文为2-D数字滤波器的优化设计提供了新的视角和工具,对于提升实际系统性能,特别是在资源受限的嵌入式系统中,具有重要的实践价值。同时,该研究也为后续的滤波器设计和模型简化算法的发展奠定了理论基础。