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吉布斯现象

发布时间:2024-11-25 15:28:33 浏览量:582 作者:Paul

正文


吉布斯现象


当一个信号被截断后,截断出的地方会出现一个非常高的频率。如果对信号滤波后这里会出现震荡

假设信号函数为



信号y(t)的时序图

其傅里叶变换形式为



信号频谱振幅

如果对傅里叶频谱上加上一个滤波,a表示滤波器范围,a越大,滤波范围也越大。经过逆傅里叶变换后得到



随着滤波器范围越来越大,边沿震荡越来越小。



不同滤波器宽度下,吉布斯的现象

一般信号都会在边缘有一个截断,因此信号经过滤波后,都是边缘的位置,误差就相对大些。

一维信号例子

取一段离散的正弦信号为例,进行滤波后后看信号的变化



信号时序图



信号振幅图

将信号中的64~141个点的振幅赋值为零后,边缘的振铃现象变得明显



滤波后的时序图



滤波后的振幅图

二维信号例子

在一个方形图形中,建立一个矩形。图形的长度和宽度都是601



因为大部分都是平面,所以傅里叶平面占据的主要是低频部分,只有在图像边缘,以及图像红色与蓝色部分,有一些高频的成分,傅里叶频谱图如下图所示



对上述傅里叶频谱图做滤波效果,滤波是令22到591像素都置零,因此其傅里叶频谱图如下所示,其中红色部分表示其频谱为零,只有其边缘非常小一部分人就保留原理的信息



滤波后的效果如下图所示,在变换陡峭的部分,存在吉布斯的现象,抖动比较厉害



上述图片第55行,可以看到比较严重的抖动



但是到了100行后,抖动现象就减少了很多




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