为什么使用单位冲激函数来求 LTI 系统的冲激响应?

信息处理 图像处理 卷积 线性系统 冲动反应
2022-02-13 03:17:47

您好,我在数字图像恢复领域工作,最近我研究了卷积的概念,我研究了为了找到 LTI 系统的脉冲响应/点扩展函数,从系统传递一个单位脉冲函数并考虑其输出作为脉冲响应,我的问题是,为什么要使用单位脉冲函数来查找任何 LTI 系统的脉冲响应,其背后的数学和实际原因是什么。

3个回答

重要的是要认识到,由于 LTI 属性,对脉冲的响应完全描述了系统,因为任何输入信号都可以写成移位脉冲的加权和:δ(n)

(1)x(n)=kx(k)δ(nk)

表示系统算子,因此对偏移脉冲的响应为T{}

(2)T{δ(nk)}=h(nk)

从 (1) 和 (2) 可以看出,由于系统的线性和时间(移位)不变性,对任何输入信号的响应可以写成对移位脉冲的响应的加权和:x(n)

y(n)=T{x(n)}=kx(k)T{δ(nk)}=kx(k)h(nk)

最后一个等式是描述离散 LTI 系统的输入-输出关系的卷积和。

我不确定你在问什么。单位脉冲用作查找系统脉冲响应的输入,因为根据定义,LTI 系统的脉冲响应等于其单位脉冲输入的输出。如果您使用任何其他输入,则输出不会是脉冲响应。

使用脉冲响应(作为理论构造)的原因是因为脉冲的傅里叶变换δ[n]是一个常数。

因为时域中的卷积只是频域中的乘法,这意味着输出的频率响应(以脉冲为输入)将只是系统的频率响应。