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衝激函式和傅立葉變換

衝激函式具有很好的取樣特性,使得其在訊號處理、影象處理等方面有著廣泛的應用. 在這邊文章中,我們介紹衝激函式和它的傅立葉變換. 文章的內容主要參考Rafael C. Gonzalez和Richard E. Woods所著的《數字影象處理》.

1. 衝激函式定義

定義1 連續變數tt=0點處的衝激函式δ(t)定義為

δ(t)={,0,t=0t0
其滿足等式
δ(t)dt=1.

假設f(t)t=0處是連續的,則衝激具有如下的取樣特性

f(t)δ(t)dt=f(0).
更一般地,位於任意點t=t0的衝激表示為δ(tt0). 在這種情況下,取樣特性為
f(t)δ(tt0)dt=f(t0).

定義2 對於離散變數x單位離散衝激函式δ(x)定義為

δ(x)={1,0,x=1x0
其滿足等式
x=δ(x)=1.

離散衝激具有取樣特性

x=f(x)δ(x)=f(0).
更一般地,在x=x0處的取樣特性為
f(x)δ(xx0)=f(x0).

定義3 衝激串SΔT(t)是無限多個分離的週期為ΔT的衝激之和,即

SΔT(t)=n=δ(tnΔT)
其中,衝激δ(t)可以是連續的或離散的.

2. 傅立葉級數和傅立葉變換

2.1 傅立葉級數

i2=1. 函式族{

ei2πkt/T}k=0在區間[T2,T2]上具有如下正交性

T2T2ei2πnt/Tei2πmt/Tdt={T,0,n=mnm
據此,我們可以將週期為T的函式f(t)表示為傅立葉級數的形式.

定義4 假定函式f(t)週期為T的連續函式,則f(t)可以表示為如下傅立葉級數形式

f(

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