在数字信号处理中,噪声是指任何不希望出现在信号中的干扰因素。噪声可能是电磁干扰、器件本身的噪声、温度、杂散等,都会影响信号的质量,使得信号的传输变得困难。不同的系统对噪声的容忍度也不一样,所以数字信号处理中噪声的处理尤为关键。
常见的噪声类型分为以下几种:
1)加性噪声 加性噪声指噪声信号与原始信号相加,即SNR值变低。加性噪声是比较常见的噪声类型,例如在信号传输中的信号衰减和干扰等都会导致加性噪声的产生。
2)乘性噪声 乘性噪声指噪声信号与原始信号相乘,使得信号被失真。乘性噪声比较常见的例子是在图像处理中的透视变换与仿射变换。
3)量化噪声 量化噪声指数字信号被量化后,可能会产生的误差,与理论值之间的差异称之为量化噪声。它常常出现在数字音频、视频等领域。
4)时变噪声 时变噪声指系统噪声随时间改变的情况,系统噪声是一种非平稳信号,导致处理时噪声与非噪声的难以区分,是数字信号处理中比较麻烦的问题。
数字信号处理中噪声的影响包括以下几点:
1)信号失真 信号失真是指信息信号与噪声干扰的加和影响了信号的真实性,使得信息信号无法还原为本来的样子。
2)SNR降低 SNR(信噪比)表示信号与噪声之间的比例,当噪声不断增加时,SNR不断下降,使得信号变得模糊不清。
3)误码率增加 误码率是指在传送过程中,不符合原始信息的比例。随着噪声的增加,误码率会逐渐增加,从而使得信号的准确性受到影响。
数字信号处理中有很多噪声消除或者抑制的方法,以下是比较常见的几种方法:
1)滤波 滤波是数字信号处理中常用的噪声消除方法,包括低通滤波、高通滤波、带通滤波等。通过滤波可以抑制或者消除噪声信号,提高信号的SNR。
2)信号平滑 信号平滑可以消除小尺度的噪声抖动,一般采用滑动平均、中值滤波等方法。信号平滑是一方法,改善低频区域信号质量的方法。
3)降噪算法 降噪算法是数字信号处理中比较常用的方法,可以考虑小波变换抑制噪声,采用小波变换的方法将原始信号分解为多个子带,通过选择合适的阈值,在保持信号主要成分的前提下,去除噪声成分;
4)其他方法 除了以上常用的方法,数字信号处理中还有一些较为高级的方法,如盲源分离、稀疏表示等。