各种窗函数特性分析

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窗函数的三个重要参数:

  1. leakage factor 泄露指数
  2. Relative sidelobe attenuation 旁瓣衰减
  3. Mainlobe width(-3dB) 主瓣宽度
    从三个指标来看,Hamming都要优于Hanning,但实际上还有一个指标没有加进来,即旁瓣滚降率(sidelobe roll-off rate),可以很明显看出Hanning的滚降率是大于Hamming的。Hanning的滚降率为 -17.16dB/oct,而Hamming的滚降率为 -3.12dB/oct。

https://blog.csdn.net/juhou/article/details/81194566

矩形窗
对比主瓣的幅值,旁瓣幅值峰值为13dB

三角形窗
由于吉布斯现象,矩形窗存在一个0到1的越变;而三角形窗则提供了一个比较缓慢的变化,主瓣宽度为8pi/M,旁瓣峰值衰减为25dB

海宁窗(hanning)
这是一个升余弦窗,定义如下:
各种窗函数特性分析

旁瓣峰值衰减为31dB

汉明窗(hamming)和海宁窗(hanning)类似,不同的是它有一部分是不连续的。汉明窗的时域波形两端不能到零,而海宁窗时域信号两端是零。从频域响应来看,汉明窗能够减少很近的旁瓣泄露,但是稍远一点的旁瓣泄露比海宁窗严重。

由于直接对信号(加矩形窗)截断会产生频谱泄露,为了改善频谱泄露的情况,加非矩形窗,一般都是加汉明窗,因为汉明窗的幅频特性是旁瓣衰减较大,主瓣峰值与第一个旁瓣峰值衰减可达41db
汉明窗函数为

*W(n,α ) = (1 -α ) - α cos(2*PI*n/(N-1))0≦n≦N-1*

各种窗函数特性分析

布莱克曼窗(Blackman)
这个窗函数和前两个窗函数很像,不过增加了升余弦的二次谐波分量,
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主瓣宽度为12pi/M,旁瓣峰值衰减为57dB

凯泽窗(Kaiser)
这是一个非常有用的窗函数,它可以同时调整主瓣宽度与旁瓣宽度,这是其他窗函数不具备的,被定义为
各种窗函数特性分析

I0是第一类零阶贝塞尔函数,Belt是用来调整窗函数性能的参数

一般用Belt=8.5。

积分旁瓣比ISLR为点目标冲击响应的所有旁瓣能量与主瓣能量的比值,是衡量局部图像的对比度,定量地描述了点目标与它周围局部区域的能量对比。其表达式为,

ISLR = 10lg(Es/Em);

式中, Es是所有旁瓣能量, Em是主瓣能量。
在一定程度上,积分旁瓣比越大,点目标的轮廓越不清晰,图像越模糊,图 像质量越差。

峰值旁瓣比PSLR为点目标冲击响应的最高旁瓣峰值 与主瓣峰值 的比值,即

PSLR = 10lg(Psm/Pm);

峰值旁瓣比的大小体现了强目标遮盖弱目标的能力,若干扰能量落在点目标 冲击响应的旁瓣内,则其峰值旁瓣比变大,形成的高亮度焦点会影响对点目标和 场景的理解。

对于大小为MN*的图像,其可以表示为,

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其中, Ni为亮度(即灰度)为I的像素总和;pi为亮度分布;L为图像亮度(灰度等级)等级总数。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-494346.html

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