1. 研究目的与意义
几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号的处理问题，其信号表现形式有电、磁、光、声等。信号处理的目的一般是对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等。如何在较强的噪声背景下提取出真正的信号或信号的特征，并将其应用于工程实际是信号处理的首要任务。
FIR滤波器是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位冲激响应是有效的，没有输入到输出的反馈，是稳定的系统。因此，FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。
FIR数字信号滤波器用来对信号进行过滤，检测与参数估计等处理，利用数字滤波器可改变信号中含有频率分量的相对比例或滤除某些频率分量，使其达到所需要的效果。它在通信、语言、图像、自动控制、雷达、军事、航天航空、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。尤其在图像处理、数据压缩等方面取得了令人瞩目的进展和成就。因此，FIR数字信号滤波器的设计显得尤为重要。2. 国内外研究现状分析
数字滤波有线性滤波和非线性滤波。近些年，线性滤波方法，如Wiener滤波、Kalman滤波和自适应滤波得到了广泛的研究和应用。同时一些非线性滤波方法，如小波滤波、同态滤波、中值滤波和形态滤波等都是现代信号处理的前沿课题，不但有重要的理论意义，而且有广阔的应用前景。Wiener滤波是最早提出的一种滤波方法，当信号混有白噪声时，可以在最小均方误差条件下得到信号的最佳估计。但是，由于求解Wiener-Hoff方程的复杂性，使得Wiener滤波实际应用起来很困难，不过Wiener 滤波在理论上的意义是非常重要的，利用Wiener滤波的纯一步预测，可以求解信号的模型参数，进而获得著名的Levinson算法。Kalman滤波是20 世纪60 年代初提出的一种滤波方法。目前，国外有许多院校和科研机构在研究基于FPGA的DSP应用，比较突出的有Denmark大学的研究小组正在从事FPGA实现数字滤波器的研究。由于FPGA实现乘法器有困难，因此他们重点研究开发无乘法的滤波器算法。加州大学洛杉矶分校的研究小组采用运行时重构技术开发了一种视频通讯系统，该系统用一片FPGA可每帧重构四次完成视频图像压缩和传送的操作。此外，他们还在进行Mojave项目的开发工作，力图采用运行时重构技术来实现自动目标识别应用。我国在DSP技术起步较早，产品的研究开发成绩斐然，基本上与国外同步发展，而在FPGA方面起步较晚。全国有100来所高等院校从事DSPFPGA的教学和科研，除了一部分DSP芯片需要从国外进口外，在信号处理理论和算法方面，与国外处于同等水平.而在FPGA信号处理和系统方面。国内也有不错的进步如西北工业大学和国防科学技术大学的ATR实验室采用了FPGA可重构计算系统进行机载图像处理和自动目标识别，主要是利用该系统进行复杂的卷积运算，同时利用它的可变柔性来达到自适应的目的。
3. 研究的基本内容与计划
一、研究内容 1、数字信号滤波器利用离散系统的特性对系统输入信号进行加工和变换，改变输入序列的频谱或信号波形，让有用的频率分量通过，抑制无用的信号分量输出。如果要处理的信号是模拟信号，就可以通过A/D 或者D/A 转换，在信号形式上进行匹配转换，同样可以使用数字滤波器对模拟信号进行滤波。 2、利用MATLAB设计滤波器，随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便的优化滤波器的设计，本设计采用窗函数法和频率采样法来设计。 3、结合实际生产要求，采集工业零件图像，选择已设计出的FIR数字滤波器对图像进行处理，对含有噪声的图像进行去噪和筛选。 4、在图像处理过程中调节滤波器的相关参数，寻求一个物理上可实现的系统函数H(z)，使其频率响应H(z)满足所希望得到的频域指标，即符合给定的通带截止频率、阻带截止频率、通带衰减系数和阻带衰减系数，从而得到理想的效果，同时分析各参数对滤波器的影响。 二、研究计划 第1-4周：根据任务，查阅相关资料完成开题报告。复习数字信号处理中关于FIR数字滤波器的内容。了解FIR数字信号滤波器的意义 第5-8周：复习matlab课程中的笔记，熟悉matlab的使用。开始使用matlab进行程序的编译。 第9-11周通过实例设计进一步巩固FIR数字信号滤波器的设计方法。对FIR数字信号滤波器的设计实例进行matlab仿真分析。之后利用matlab进行程序的编译和修改，并完成程序注释。 第12-14周：完成毕业论文，修改完善论文。制作ppt，准备答辩。 |
4. 研究创新点
熟练的运用matlab来处理分析数字信号FIR，使用 matlab 软件进行科学计算，能够极大加快研究开发的进度，减少在编写程序和开发算法方面所消耗的时间和有限的经费，从而获得最大的效能。
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