Περίληψη:
Η εντυπωσιακή ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής και των υπολογιστών είχε καθοριστική επίδραση στην ψηφιακή επεξεργασία σημάτων και εικόνων. Οι τεχνικές ψηφιακής επεξεργασίας σημάτων χρησιμοποιούνται σήμερα σε πολλές περιοχές της επιστήμης και της τεχνολογίας, όπως για παράδειγμα τις επικοινωνίες, την αεροναυτική, την σεισμολογία, την βιοϊατρική τεχνολογία.
Ως σήμα ορίζουμε το σύνολο των τιμών που λαμβάνει μια φυσική ποσότητα. Μαθηματικά αυτό εκφράζεται ως συνάρτηση ή ακολουθία μιας ή περισσοτέρων ανεξάρτητων μεταβλητών. Τα σήματα περιέχουν πληροφορία σχετικά με την συμπεριφορά ή τη φύση ενός φαινομένου.
Τα σήματα χωρίζονται σε κατηγορίες ανάλογα με τον τύπο και το πλήθος των μεταβλητών. Έτσι, ανάλογα με το αν η ανεξάρτητη μεταβλητή είναι συνεχής ή διακριτή, έχουμε σήματα συνεχούς ή διακριτού χρόνου. (Θα αναφερθούμε αναλυτικά σ’ αυτά στο κεφάλαιο 2). Ανάλογα με το πλήθος των ανεξάρτητων μεταβλητών έχουμε σήματα μιας μεταβλητής ή διάστασης (μονοδιάστατα, 1-D), δύο μεταβλητών ή διαστάσεων (δισδιάστατα, 2-D) και πολλών μεταβλητών ή διαστάσεων (πολυδιάστατα, N-D). Παράδειγμα μονοδιάστατου σήματος είναι η ομιλία (speech), όπου η ανεξάρτητη μεταβλητή είναι ο χρόνος και η εξαρτημένη μεταβλητή η ακουστική πίεση (Σχήμα α). Μια εικόνα (φωτογραφία) αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα σήματος δύο διαστάσεων. Εδώ η εξαρτημένη μεταβλητή είναι η φωτεινότητα της εικόνας και οι δύο ανεξάρτητες μεταβλητές είναι οι δύο χωρικές συντεταγμένες (Σχήμα β). Τέλος, παράδειγμα σήματος τριών διαστάσεων είναι η ακολουθία εικόνων (video), όπου οι δύο ανεξάρτητες μεταβλητές είναι χωρικές και η τρίτη είναι ο χρόνος (Σχήμα γ). Η εξαρτημένη μεταβλητή είναι και εδώ η φωτεινότητα της κάθε εικόνας. Καθένα από τα παραπάνω σήματα είναι απαραίτητο να το επεξεργαστούμε με στόχο να βελτιώσουμε την ποιότητά του, να εξάγουμε την χρήσιμη πληροφορία και να εξαλείψουμε κατά το δυνατόν τον θόρυβο, να το αποθηκεύσουμε ή να το μεταδώσουμε. Στην πτυχιακή αυτή θα μελετήσουμε ορισμένες από τις πιο συνηθισμένες διαδικασίες επεξεργασίας που χρησιμοποιούνται για τους σκοπούς αυτούς. Στο κεφάλαιο 1 θα μελετήσουμε τις βασικές έννοιες των σημάτων συνεχούς και διακριτού χρόνου. Στο κεφάλαιο 2 θα αναφερθούμε στα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της ψηφιακής επεξεργασίας σημάτων. Στο κεφάλαιο 3 θα αναφερθούμε περαιτέρω στα πεδία της ψηφιακής επεξεργασίας σήματος. Στο κεφάλαιο 4 θα γνωρίσουμε τα αναλογικά και ψηφιακά σήματα, και τα σχετικά με την μετατροπή των αναλογικών σε ψηφιακά. Στο κεφάλαιο 5 θα δούμε τις μεθόδους ανάλυσης λεπτομερειακά.