Обработка и анализ сигналов и изображений в физических экспериментах, Фрик П.Г., 2023

Обработка и анализ сигналов и изображений в физических экспериментах, Фрик П.Г., 2023.

   Цель пособия - знакомство с методами обработки наблюдательных данных и данных лабораторных экспериментов, получаемых в виде временных сигналов или пространственных распределений (изображений). Рассматриваются методы оценивания характеристик случайных сигналов, методы спектрального анализа сигналов и изображений, методы фильтрации и выделения пространственно-временных структур, методы анализа квазистационарных и нестационарных сигналов, причем упор делается именно на анализ относительно коротких сигналов, в которых интерес представляют процессы с характерными временами, сравнимыми с длительностью реализации.
В результате обучения слушатели должны получить навыки обработки реальных сигналов различной природы, освоить методы статистического анализа, спектрального анализа и вейвлет-анализа сигналов и изображений. Такие навыки применимы во многих областях экспериментальной физики, а также при проведении астрофизических, геофизических, медикобиологических наблюдений. Пособие предназначено для студентов старших курсов и аспирантов.




Случайные сигналы.
Случайные сигналы возникают при регистрации характеристик случайных процессов, т.е. процессов, в которых существенную роль играют факторы, определяемые вероятностными законами. Любое конкретное значение регистрируемой величины является одним из возможных результатов, причем практически не воспроизводимым при повторных измерениях. Для таких сигналов (физических величин, характеризующих процесс) можно говорить только о вероятностных (статистических) характеристиках. В общем случае эти статистические характеристики изменяются со временем, и для получения вероятностных характеристик в каждый момент времени нужно многократно воспроизвести процесс при заданных (с достигаемой точностью) значениях управляющих параметров и с такими же начальными условиями. В этом случае говорят о наборе реализаций случайного процесса xi(t), причем в идеале для определения всех статистических характеристик требуется бесконечное число реализаций.

Если статистические характеристики процесса не изменяются со временем, то процесс называется стационарным. Одномерные статистические характеристики, т.е. характеристики, определяемые по измерениям величины в один момент времени, не зависят от выбора момента измерения t1, а двумерные характеристики, определяемые по совокупности измерений в двух моментах времени t1 и t2, определяются только разностью t2 - t1, т.е. тем, насколько разделены во времени эти два момента. На практике любой процесс имеет конечную продолжительность, а окружающие условия в той или иной мере изменяются. Это означает, что процесс в лучшем случае является только квазистационарным, и при оценивании его статистических характеристик мы должны предположить, что на интервале наблюдений интересующие нас вероятностные характеристики существенно не изменяются.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение.
1 Спектральный анализ сигналов.
1.1 Периодические сигналы. Ряд Фурье.
1.2 Ограниченные (затухающие) сигналы. Интеграл Фурье.
1.3 Ряд Фурье и интеграл Фурье – что и как считать на практике?.
2 Анализ случайных сигналов.
2.1 Случайные сигналы.
2.2 Оценивание распределения вероятности и статистических моментов.
2.3 Автокорреляционная функция.
2.4 Спектральный анализ случайных сигналов.
2.5 Теорема Котельникова.
2.6 Турбулентность. Связь пространственных и временных характеристик. Структурные функции.
3 Анализ нестационарных сигналов. Вейвлеты.
3.1 Вейвлеты.
3.2 Непрерывное вейвлет–преобразование.
3.3 Дискретное вейвлет-преобразование.
3.4 Пример 1. Анализ сигналов полиреокардиографа.
3.5 Пример 2. Импульсное турбулентное течение в торе.
3.6 Кросс-спектры и кросс-корреляция.
3.7 Дифференцирование экспериментальных данных.
3.8 Анализ данных с разрывами.
4 Фурье и вейвлет-анализ изображений.
4.1 Двумерные поля и изображения.
4.2 Фурье-анализ изображений.
4.3 Двумерное вейвлет–преобразование.
4.4 Спектры и структурные функции.
4.5 Вейвлетные кросс-корреляции.
4.6 Анализ анизотропных структур.
Заключение.
Список литературы.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Обработка и анализ сигналов и изображений в физических экспериментах, Фрик П.Г., 2023 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по физике :: физика :: Фрик