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1、,2010/09,何岭松 教授,机械学院仪器系,研究生课程,工程数字信号处理 - 算法与实践,A/D卡/视频卡/运动控制卡,传感器,数据总线,计算机化测试仪器系统,工程数字信号处理 - 算法与实践,例1: 计算机化声音测量分析仪,工程数字信号处理 - 算法与实践,例2: 计算机化图象测量分析仪,工程数字信号处理 - 算法与实践,一、课程开出背景,硕士研究生学制“三改二”。,提出在研究生课程中引入项目研究类课程，将对研究生能力和素质的培养前移到课程阶段。,工程数字信号处理 - 算法与实践,工程数字信号处理 - 算法与实践,课程教学目标变化：,理论教学,本科学习研究生学习科研工作,工程数字信号处理
2、 - 算法与实践,基于项目的协作学习,1、课堂理论教学:给学生基本知识框架和自主学习线索。,2、研究型、探索型小项目:让学生主动实践，培养动手能力、思辨能力和创新能力。,3、项目书面汇报和课堂讨论:培养学生写作能力和表达沟通能力。,4、以项目为牵引，构建协作学习环境:培养学生团队合作精神。,PBL: Hands-on learning Real-world challenge Problem Solving Team building Communication skill Creativity,How to solve unfamiliar problems in an unfamiliar
3、 setting How to define the problem and expected results How to schedule the project How to start the project How to execute the project How to present the ideal and the result How to communicate with people who come from different countries with How to build a cooperative team ,工程数字信号处理 - 算法与实践,工程数字
4、信号处理 - 算法与实践,实践,交流,自主学习,X 精通某本书,工程数字信号处理 - 算法与实践,工程数字信号处理 - 算法与实践,数字波形分析技术,频谱分析技术,相关分析技术,数字滤波技术,时-频分析技术简介 .,理论教学 ：,科研能力训练：,文献和信息检索能力，学会自主学习的方法。表达能力、学术交流能力。,实践教学：,用MATLAB编程进行数字信号处理。用Keli C设计数字仪表信号处理内核。,课程知识点,数字信号生成算法,数字波形算法,数字频谱算法,数字相关算法,数字滤波算法,小波分析算法,工程数字信号处理 - 算法与实践,工程数字信号处理 - 算法与实践,学生完成项目要求： 1、一个不
5、少于10页的项目研究报告 2、项目任务的Matlab编程实现 3、10分钟的PPT项目演示汇报,教学安排： 以小项目为教学节拍，理论教学项目实践项目讨论，三节循环。,工程数字信号处理 - 算法与实践,1、掌握常用的数字信号分析算法,教学要求：,2、掌握用工具软件设计信号处理程序的方法,3、具备对科研和工业测量数据进行处理的能力,4、提高综合科研能力和素质,倡导协作学习，反对抄作业,解决问题的思路可以是大家共同讨论得出的，但编写的程序和撰写的项目报告绝对不能相同。,工程数字信号处理 - 算法与实践,we can have the most dedicated teachers, and the
6、best schools in the world and none of it will matter unless all of you fulfill your responsibilities. Unless you show up to those schools; pay attention to those teachers; listen to your parents, and put in the hard work it takes to succeed.,工程数字信号处理 - 算法与实践,2007年学生完成的项目报告1,工程数字信号处理 - 算法与实践,2007年学生完
7、成的Project3,工程数字信号处理 - 算法与实践,工程数字信号处理 - 算法与实践,2008年学生完成的Project3,工程数字信号处理 - 算法与实践,工程数字信号处理 - 算法与实践,1、数字信号处理引论 James.H.Mc Clellan,教学参考书,4、MatLAB辅助现代工程数字信号处理 李勇,5、Digital Signal Processing-A computer based approach,2、数字信号处理的理论与应用，何振亚,3、测试技术与测试信号处理 吴正毅,7、网上学习资料 检索,6、Signal Processing First,工程数字信号处理 - 算法
8、与实践,各教学环节在成绩评定中所占比重：,1、项目1 25% 2、项目2 25% 3、项目3 25% 4、演讲 25%,工程数字信号处理 - 算法与实践,学生1：这是最后一次作业，通过短短几周的学习，我不仅学到了与Matlab相关的知识和基本的信号处理方法，还领悟了如何自己学习和与他人合作的技巧。这门课交作业时间催得很紧，但奇迹般的，我竟然能够按时完成。所以今后在接下来的学习中，相信我一定可以将自己的潜力发挥出来。,学生课程学习感受：,学生2：感谢何老师给我们三个难得的基于project的实践机会，利用这个机会，我们可以把看起来比较难懂的原理，利用Matlab的交互界面直观的实现和表达，加深了
9、我对数字信号处理的理解，开阔了我的思路，而且感到一种学习的乐趣。,工程数字信号处理 - 算法与实践,一、绪论,1、主要研究内容,数字信号处理主要研究用数字序列来表示测试信号，并用数学公式和运算来对这些数字序列进行处理。,数字信号处理绪论,2、测试信号数字化处理的基本步骤,数字信号处理绪论,3、数字信号处理的优势,1)用数学计算和显示代替复杂电路和机械结构,数字信号处理绪论,2)计算机软硬件技术发展的有力推动,数字信号处理绪论,4 数字信号处理学习工具,数字信号处理绪论,数字信号处理绪论,1) MATLAB,MATLAB是一种交互式的以矩阵为基础的系统计算平台,它用于科学和工程的计算与可视化。在
10、工业、电子、信号处理、医学、建筑以及航空等领域有着广泛的应用。,数字信号处理理论、算法比较抽象，运用MATLAB可以将理论与实践结合。在学习基本理论的同时学会应用MATLAB进行数字信号分析，加深对基本概念和基本理论的理解，增进学习的深度和广度。,数字信号处理绪论,Matlab能做什么,基本的数据处理 优化和解方程 动态过程仿真：实时的和非实时的 数据来源：Excel、数据库、A/D等等 嵌入式的控制：Pc/104和DSP 神经元网络、小波分析、GA等等 虚拟现实仿真,数字信号处理绪论,数字信号处理绪论,MATLAB语言的主要特点：,（1）具有丰富的数学功能,包括矩阵各种运算。如：正交变换、三
11、角分解、特征值、常见的特殊矩阵等。,包括各种特殊函数。如：贝塞尔函数、勒让德函数等。,包括各种数学运算功能。如：数值微分、数值积分、插值、求极值、方程求根、FFT 、常微分方程的数值解等。,（2）具有很好的图视系统,可方便地画出两维和三维图形。,图形用户界面GUI制作工具，编写出满意的图形界面。,高级图形处理。如：色彩控制、句柄图形、动画等。,数字信号处理绪论,采用Matlab辅助学习的原因： 不希望学生在编程上花太多时间，课程目的不是学习编程，而是学习数字信号处理算法。,MATLAB功能：,数字信号处理绪论,MATLAB算例：,x=linspace(0, 2*pi, 100); y=sin(
12、x); plot(x,y);,数字信号处理绪论,x=linspace(0, 4*pi, 100); y=sin(x)+1/3*sin(3*x)+1/5*sin(5*x); plot(x,y);,数字信号处理绪论,x=-8:0.5:8; y=x; X,Y=meshgrid(x,y); R=sqrt(X.2+Y.2)+eps; z=sin(R)./R; mesh(z),数字信号处理绪论,用户界面设计工具 guide,数字信号处理绪论,自动生成代码框架,数字信号处理绪论,样例,数字信号处理绪论,MATLAB帮助信息,MATLAB窗口中的help命令，它最常用、最快，往往也是最有效的。给出关键字就能找
13、到相应的说明。Help命令简单易用，但是它要求准确给出关键字，如果记忆不准，就很难找到。这时就应该用第二种方案。 Help Desk：这是MATLAB的HTML格式的帮助文档，有着很好的组织。可以在命令行键入helpdesk，进入“Matlab Help Desk”。Help Desk的搜索可以使用不完全关键字，这样即使遇到记忆模糊的情况也可以很快查到。 前面两种方法所得到的帮助信息常常是不够细致的，需要用第三种途径来补充，这就是电子版的使用手册。MATLAB里包含了大量关于MATLAB安装、使用、编程以及各种工具箱等的电子版手册，全部为PDF格式,具有搜索功能，因此也可以在指定的手册中搜索关
14、键字，使用非常方便。,2.LabView,数字信号处理绪论,LabVIEW是美国NI公司推出的虚拟仪器开发平台软件，用于数据采集、仪器控制、数据分析和表达的软件系统。它采用图形化编程语言，产生的程序是框图的形式，编程就像设计电路图，不必记忆眼花缭乱的文本式程序代码。,LabVIEW被誉为“科学家与工程师”的语言，它为不熟悉文本式语言编程的设计者建立计算机仪器系统，提供了一个便捷、轻松的图形化设计环境。,数字信号处理绪论,数字信号处理绪论,数字信号处理绪论,3.Visual C+,3.DRVI仿真平台和SignalBasic语言,数字信号处理绪论,数字信号处理绪论,面包板电路装配,我们提出的软件
15、面包板装配技术,数字信号处理绪论,Software Bread Board,CBD:用“一块块搭配构件”取代“一行行写代码”，使软件开发由一项不可控的高技术活动变为简单工艺活动。,SignalBasic语言,数字信号处理绪论,SignalBasic是在Windows脚本语言引擎基础上针对工程测试技术与信号分析领域需要而扩展的一个内嵌在DRVI可重构虚拟仪器平台中的在线编程的脚本语言，可以像设计网页中的VBScript、JavaScript小程序那样用SignalBasic设计小程序来扩展DRVI功能，同时也可以对所学知识进行检验和实践。实际上IE浏览器中的VBScript、JavaScript
16、小程序、IIS中的ASP语言和Office中VBA都是建立在Windows脚本语言引擎的基础上。,数字信号处理绪论,SignalBasic算例：,数字信号处理绪论,数字信号处理绪论,A Study of Graphical vs. Textual Programming for Teaching DSP,5) C语言,数字信号处理绪论,Keil C开发环境,数字信号处理绪论,数字信号处理绪论,5 数字信号处理的应用,1)数字语音与图象处理,mp3,数字信号处理绪论,JPEG Codeing,JPEG (100:1),Original,JPEG (4:1),数字信号处理绪论,2)生物医学信号处理
17、,心电图-ECG,数字信号处理绪论,电极安放位置,脑电图-EEG,数字信号处理绪论,脑脊液引流系统,数字信号处理绪论,3)心理声学信号处理,数字信号处理绪论,数字信号处理绪论,数字信号处理绪论,4)工业测量,a)零件加工质量评定,数字化测量软件量规,数字信号处理绪论,b)设备运行状态监测,数字信号处理绪论,b)电器设备接头红外热成像监测,数字信号处理绪论,c)齿轮箱检测,数字信号处理绪论,6、学习资料检索方法 (国内外精品课程),数字信号处理绪论,http:/www.rose-hulman.edu/DSPFirst/visible3/contents/index.htm,数字信号处理绪论,1）我们开发的DRLab测控平台,数字信号处理绪论,7.课程实验平台,2）我们开发的数字化仪表模块,数字信号处理绪论,数字信号处理绪论,数字信号处理绪论,动手做实验：,学会用MATLAB 编写简单程序。,思考题：,MATLAB与信号处理？,数字信号处理绪论,课件下载地址：,,