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机器学习、深度学习、信号处理领域常用符号速查表

机器学习、深度学习、信号处理领域常用符号速查表

一、机器学习领域常用符号(55+)

覆盖基础数据描述、模型参数、概率分布、评估指标、细分任务(分类、回归、聚类、贝叶斯、集成学习等)核心符号。

符号(LaTeX)英文全称中文解释常见应用场景
1. 数据与特征相关
xxxInput/Feature Vector输入向量/特征向量单个样本的特征表示,如图片的像素向量、样本的属性向量
xix_ixiiii-th Input Vectoriii个样本的输入向量训练集中第iii个样本的特征向量
xijx_{ij}xijjjj-th Feature of iii-th Sampleiii个样本的第jjj个特征值特征矩阵中第iii行第jjj列的元素
XXXInput/Feature Matrix输入矩阵/特征矩阵多样本特征集合,维度为n×dn \times dn×dnnn样本数,ddd特征数)
X(train)X^{(train)}X(train)Training Feature Matrix训练集特征矩阵用于模型训练的特征矩阵
X(test)X^{(test)}X(test)Test Feature Matrix测试集特征矩阵用于模型评估的特征矩阵
yyyTrue Label Vector真实标签向量样本的真实输出值集合
yiy_iyiTrue Label of iii-th Sampleiii个样本的真实标签单个样本的真实输出,分类任务为类别,回归为连续值
y^\hat{y}y^Predicted Label Vector预测标签向量模型输出的预测值集合
y^i\hat{y}_iy^iPredicted Label of iii-th Sampleiii个样本的预测标签单个样本的模型预测结果
y^(x)\hat{y}(x)y^(x)Prediction Function预测函数输入xxx到预测值y^\hat{y}y^的映射关系,即模型本身
nnnNumber of Samples样本数量训练集/测试集/验证集中的样本总数
dddDimension of Features特征维度单个样本的特征数量,即输入向量xxx的维度
CCCNumber of Classes类别数量分类任务中待区分的类别总数,二分类时C=2C=2C=2
cic_iciClass Label of iii-th Sampleiii个样本的类别标签分类任务中样本所属的类别标识(如0,1,…,C-1)
2. 模型参数相关
wwwWeight Vector权重向量线性模型(LR、SVM)中特征的权重,维度d×1d \times 1d×1
wjw_jwjWeight of jjj-th Featurejjj个特征的权重单个特征对模型输出的贡献程度
WWWWeight Matrix权重矩阵多输出模型或线性层的权重参数,维度d×Cd \times Cd×C(分类)
bbbBias Term偏置项线性模型中调整输出基准的参数,抵消特征均值影响
θ\thetaθModel Parameter Set模型参数集合模型中所有可训练参数的统称(如w,W,bw,W,bw,W,b等)
θ(t)\theta^{(t)}θ(t)Model Parameters at ttt-th Iterationttt次迭代的模型参数梯度下降过程中第ttt步的参数状态
ϕ(x)\phi(x)ϕ(x)Feature Mapping Function特征映射函数将原始特征xxx映射到高维特征空间的函数,如SVM核映射
Φ\PhiΦFeature Mapping Matrix特征映射矩阵所有样本经过特征映射后的矩阵,维度n×d′n \times d'n×dd′d'd为映射后维度)
α\alphaαLagrange Multiplier拉格朗日乘子SVM、正则化等优化问题中引入的约束参数
λ\lambdaλRegularization Parameter正则化参数控制模型复杂度与拟合程度的平衡,如L1/L2正则化
3. 概率与分布相关
p(X)p(X)p(X)Probability Distribution of XXX随机变量XXX的概率分布描述随机变量XXX取值的概率规律
p(x)p(x)p(x)Probability Density Function (PDF)概率密度函数连续型随机变量XXXxxx点的密度,用于计算区间概率
P(x)P(x)P(x)Probability Mass Function (PMF)概率质量函数离散型随机变量XXXxxx值的概率
p(y∣x)p(y \mid x)p(yx)Conditional Probability Distribution条件概率分布给定输入xxx时,输出yyy的概率分布
p(θ)p(\theta)p(θ)Prior Distribution先验分布贝叶斯模型中,参数θ\thetaθ在观测数据前的概率分布
p(θ∣D)p(\theta \mid D)p(θD)Posterior Distribution后验分布贝叶斯模型中,观测数据DDD后参数θ\thetaθ的更新分布
p(D∣θ)p(D \mid \theta)p(Dθ)Likelihood Function似然函数给定参数θ\thetaθ时,观测到数据DDD的概率
N(μ,σ2)\mathcal{N}(\mu, \sigma^2)N(μ,σ2)Normal/Gaussian Distribution正态/高斯分布连续数据常用分布,μ\muμ为均值,σ2\sigma^2σ2为方差
Bernoulli(p)\text{Bernoulli}(p)Bernoulli(p)Bernoulli Distribution伯努利分布二分类离散分布,取值0/1的概率分别为1−p/p1-p/p1p/p
Cat(p1,...,pC)\text{Cat}(p_1,...,p_C)Cat(p1,...,pC)Categorical Distribution类别分布多分类离散分布,取值为CCC个类别,概率为p1,...,pCp_1,...,p_Cp1,...,pC
μ\muμMean/Expectation均值/期望随机变量的平均值,μ=E[X]\mu = \mathbb{E}[X]μ=E[X]
σ2\sigma^2σ2Variance方差随机变量偏离均值的程度,σ2=V[X]\sigma^2 = \mathbb{V}[X]σ2=V[X]
σ\sigmaσStandard Deviation标准差方差的平方根,与随机变量同单位
Σ\SigmaΣCovariance Matrix协方差矩阵多变量间线性相关程度,Σij=Cov(Xi,Xj)\Sigma_{ij} = \text{Cov}(X_i,X_j)Σij=Cov(Xi,Xj)
E[X]\mathbb{E}[X]E[X]Expectation of XXX随机变量XXX的期望随机变量取值的加权平均,权重为概率
V[X]\mathbb{V}[X]V[X]Variance of XXX随机变量XXX的方差期望的平方偏差,V[X]=E[(X−E[X])2]\mathbb{V}[X] = \mathbb{E}[(X-\mathbb{E}[X])^2]V[X]=E[(XE[X])2]
Cov(X,Y)\text{Cov}(X,Y)Cov(X,Y)Covariance between XXX and YYY随机变量XXXYYY的协方差衡量两者线性相关程度,Cov(X,Y)=E[(X−μX)(Y−μY)]\text{Cov}(X,Y) = \mathbb{E}[(X-\mu_X)(Y-\mu_Y)]Cov(X,Y)=E[(XμX)(YμY)]
ρ(X,Y)\rho(X,Y)ρ(X,Y)Correlation Coefficient between XXX and YYY随机变量XXXYYY的相关系数标准化协方差,取值[-1,1],消除量纲影响
4. 评估与优化相关
LLLLoss Function损失函数单个样本预测值与真实值的差异,如MSE、CE
LiL_iLiLoss of iii-th Sampleiii个样本的损失单个样本的损失值,用于计算总代价
JJJCost/Objective Function代价/目标函数整个训练集的损失均值,J=1n∑i=1nLiJ = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^n L_iJ=n1i=1nLi
JregJ_{reg}JregRegularized Cost Function正则化代价函数代价函数+正则项,Jreg=J+λR(θ)J_{reg} = J + \lambda R(\theta)Jreg=J+λR(θ)
R(θ)R(\theta)R(θ)Regularization Term正则化项控制模型复杂度,如L1正则$R(\theta)=
TPTPTPTrue Positive真阳性实际正类且预测正类的样本数
TNTNTNTrue Negative真阴性实际负类且预测负类的样本数
FPFPFPFalse Positive假阳性实际负类但预测正类的样本数(误判)
FNFNFNFalse Negative假阴性实际正类但预测负类的样本数(漏判)
PrecisionPrecisionPrecisionPrecision Score精确率预测正类中实际正类的比例,Precision=TPTP+FPPrecision = \frac{TP}{TP+FP}Precision=TP+FPTP
RecallRecallRecallRecall Score召回率实际正类中被预测正类的比例,Recall=TPTP+FNRecall = \frac{TP}{TP+FN}Recall=TP+FNTP
F1F1F1F1-ScoreF1分数精确率与召回率的调和平均,F1=2×Precision×RecallPrecision+RecallF1 = 2\times\frac{Precision \times Recall}{Precision + Recall}F1=2×Precision+RecallPrecision×Recall
AccAccAccAccuracy准确率所有预测正确样本占总样本的比例,Acc=TP+TNnAcc = \frac{TP+TN}{n}Acc=nTP+TN
AUCAUCAUCArea Under ROC CurveROC曲线下面积评估模型泛化能力,取值[0,1],越接近1性能越好
FPRFPRFPRFalse Positive Rate假正率实际负类中被预测正类的比例,FPR=FPTN+FPFPR = \frac{FP}{TN+FP}FPR=TN+FPFP
TNRTNRTNRTrue Negative Rate真负率实际负类中被预测负类的比例,TNR=TNTN+FPTNR = \frac{TN}{TN+FP}TNR=TN+FPTN(又称Specificity)
5. 细分任务相关
kkkNumber of Clusters聚类数量K-Means等聚类算法中预设的簇数
ziz_iziCluster Assignment of iii-th Sampleiii个样本的聚类分配样本所属簇的标识,如zi=kz_i=kzi=k表示属于第kkk
μk\mu_kμkCentroid of kkk-th Clusterkkk个聚类中心kkk簇所有样本的均值向量
GGGBase Learner基学习器集成学习(Bagging、Boosting)中单个基础模型
GmG_mGmmmm-th Base Learnermmm个基学习器集成学习中第mmm个训练的基础模型
ωm\omega_mωmWeight of mmm-th Base Learnermmm个基学习器的权重集成学习中基模型预测结果的权重,如AdaBoost
ωi\omega_iωiWeight of iii-th Sampleiii个样本的权重集成学习中样本的重要性权重,如AdaBoost中调整误分类样本权重

二、深度学习领域常用符号

符号(LaTeX)英文全称中文解释常见应用场景
1. 神经网络基础
lllLayer Index层索引神经网络中图层的序号,输入层为l=0l=0l=0,输出层为l=Ll=Ll=L
LLLNumber of Layers网络层数神经网络中可训练层的总数(不含输入层)
ala^lalActivation of lll-th Layerlll层的激活值lll层的输出,al=f(zl)a^l = f(z^l)al=f(zl)a0=xa^0=xa0=x(输入层)
aila_i^lailActivation of iii-th Neuron in lll-th Layerlll层第iii个神经元的激活值单个神经元的输出值
zlz^lzlPre-activation of lll-th Layerlll层的预激活值lll层输入的线性变换结果,zl=Wlal−1+blz^l = W^l a^{l-1} + b^lzl=Wlal1+bl
zilz_i^lzilPre-activation of iii-th Neuron in lll-th Layerlll层第iii个神经元的预激活值单个神经元线性变换后的结果,zil=∑jWijlajl−1+bilz_i^l = \sum_j W_{ij}^l a_j^{l-1} + b_i^lzil=jWijlajl1+bil
WlW^lWlWeight Matrix of lll-th Layerlll层的权重矩阵lll层与l−1l-1l1层神经元间的连接权重,维度nl×nl−1n_l \times n_{l-1}nl×nl1nln_lnl为第lll层神经元数)
WijlW_{ij}^lWijlWeight from jjj-th Neuron (Layer l−1l-1l1) to iii-th Neuron (Layer lll)l−1l-1l1层第jjj个神经元到第lll层第iii个神经元的权重单个连接的权重值,决定前层神经元对后层的影响
blb^lblBias Vector of lll-th Layerlll层的偏置向量lll层神经元的偏置参数,维度nl×1n_l \times 1nl×1
bilb_i^lbilBias of iii-th Neuron in lll-th Layerlll层第iii个神经元的偏置单个神经元的偏置值,调整神经元激活阈值
f(⋅)f(\cdot)f()Activation Function激活函数引入非线性,如ReLU、Sigmoid、Tanh等
f′(⋅)f'(\cdot)f()Derivative of Activation Function激活函数的导数反向传播中计算梯度的关键,如f′(zl)=∂al∂zlf'(z^l) = \frac{\partial a^l}{\partial z^l}f(zl)=zlal
fθ(⋅)f_{\theta}(\cdot)fθ()Deep Learning Model with Parameters θ\thetaθ带参数θ\thetaθ的深度学习模型深度学习模型的统称,θ={Wl,bl∣l=1,...,L}\theta = \{W^l, b^l \mid l=1,...,L\}θ={Wl,bll=1,...,L}
2. 激活函数相关
σ(⋅)\sigma(\cdot)σ()Sigmoid FunctionSigmoid激活函数输出映射到(0,1),用于二分类输出层、门控机制
ReLU(⋅)\text{ReLU}(\cdot)ReLU()Rectified Linear UnitReLU激活函数隐藏层常用,ReLU(z)=max⁡(0,z)\text{ReLU}(z) = \max(0, z)ReLU(z)=max(0,z),缓解梯度消失
LeakyReLU(⋅)\text{LeakyReLU}(\cdot)LeakyReLU()Leaky ReLU Activation FunctionLeaky ReLU激活函数ReLU变体,负半轴保留小梯度,LeakyReLU(z)=max⁡(αz,z)\text{LeakyReLU}(z) = \max(\alpha z, z)LeakyReLU(z)=max(αz,z)α\alphaα为小常数)
tanh⁡(⋅)\tanh(\cdot)tanh()Hyperbolic Tangent FunctionTanh激活函数输出映射到(-1,1),常用于RNN隐藏层
Softmax(⋅)\text{Softmax}(\cdot)Softmax()Softmax FunctionSoftmax激活函数多分类输出层,将zLz^LzL映射为概率分布,Softmax(ziL)=eziL∑jezjL\text{Softmax}(z_i^L) = \frac{e^{z_i^L}}{\sum_j e^{z_j^L}}Softmax(ziL)=jezjLeziL
GELU(⋅)\text{GELU}(\cdot)GELU()Gaussian Error Linear UnitGELU激活函数Transformer常用,GELU(z)=zΦ(z)\text{GELU}(z) = z \Phi(z)GELU(z)=zΦ(z)Φ\PhiΦ为标准正态CDF)
3. CNN相关
KKKNumber of Filters/Kernels卷积核数量CNN卷积层中卷积核的个数,决定输出通道数
KlK^lKlFilter Set of lll-th Convolutional Layerlll卷积层的卷积核集合lll卷积层所有卷积核的统称,共KlK^lKl
ksk_sksKernel Size卷积核尺寸卷积核的空间大小,如3×33 \times 33×35×55 \times 55×5
sssStride步长卷积核/池化核在输入特征图上的滑动步长
pppPadding Size填充尺寸输入特征图边缘填充的像素数,如Same Padding(保持尺寸)、Valid Padding(无填充)
HHHHeight of Feature Map特征图高度CNN中特征图的垂直维度大小
WWWWidth of Feature Map特征图宽度CNN中特征图的水平维度大小
CCCNumber of Channels of Feature Map特征图通道数CNN中特征图的深度维度,如RGB图像为3通道
Hin/Win/CinH_{in}/W_{in}/C_{in}Hin/Win/CinInput Feature Map Height/Width/Channels输入特征图的高/宽/通道数卷积层输入特征图的维度参数
Hout/Wout/CoutH_{out}/W_{out}/C_{out}Hout/Wout/CoutOutput Feature Map Height/Width/Channels输出特征图的高/宽/通道数卷积层输出特征图的维度,Cout=KC_{out}=KCout=KHout=⌊Hin−ks+2ps+1⌋H_{out} = \lfloor \frac{H_{in} - k_s + 2p}{s} + 1 \rfloorHout=sHinks+2p+1
PPPPooling Operation池化操作降低特征图维度,如Max Pooling(最大池化)、Average Pooling(平均池化)
kpk_pkpPooling Kernel Size池化核尺寸池化操作中核的空间大小,如2×22 \times 22×2
sps_pspPooling Stride池化步长池化核滑动的步长,常与池化核尺寸相同(无重叠)
4. RNN/LSTM相关
hth^thtHidden State at Time Step ttt时刻ttt的隐藏状态RNN/LSTM在时刻ttt的输出状态,包含历史信息
h0h_0h0Initial Hidden State初始隐藏状态RNN/LSTM的初始状态,通常设为全0向量
xtx^txtInput at Time Step ttt时刻ttt的输入时序数据在时刻ttt的输入向量,如文本的第ttt个词嵌入
yty^tytOutput at Time Step ttt时刻ttt的输出RNN/LSTM在时刻ttt的预测输出
iti^titInput Gate at Time Step ttt时刻ttt的输入门LSTM中控制新信息进入细胞状态的门控
ftf^tftForget Gate at Time Step ttt时刻ttt的遗忘门LSTM中控制历史细胞状态丢弃的门控
oto^totOutput Gate at Time Step ttt时刻ttt的输出门LSTM中控制细胞状态输出到隐藏状态的门控
c~t\tilde{c}^tc~tCandidate Cell State at Time Step ttt时刻ttt的候选细胞状态LSTM中待更新的细胞状态候选值
ctc^tctCell State at Time Step ttt时刻ttt的细胞状态LSTM中长期记忆的存储状态,梯度消失缓解关键
c0c_0c0Initial Cell State初始细胞状态LSTM的初始细胞状态,通常设为全0向量
5. Transformer相关
QQQQuery Matrix查询矩阵Transformer注意力机制中,用于“查询”的矩阵
KKKKey Matrix键矩阵Transformer注意力机制中,用于“匹配”的矩阵
VVVValue Matrix值矩阵Transformer注意力机制中,用于“输出”的矩阵
Attn(Q,K,V)\text{Attn}(Q,K,V)Attn(Q,K,V)Attention Function注意力函数计算Q与K的相似度,加权求和V,Attn(Q,K,V)=softmax(QKTdk)V\text{Attn}(Q,K,V) = \text{softmax}(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}})VAttn(Q,K,V)=softmax(dkQKT)V
dkd_kdkDimension of Query/Key查询/键向量维度Transformer中Q/K的维度,用于缩放注意力得分
dvd_vdvDimension of Value值向量维度Transformer中V的维度
dmodeld_{\text{model}}dmodelModel Dimension模型维度Transformer中词嵌入及隐藏层的维度,如BERT-base中dmodel=768d_{\text{model}}=768dmodel=768
hhhNumber of Attention Heads注意力头数多头注意力中并行注意力头的数量,如BERT中h=12h=12h=12
MHAttn\text{MHAttn}MHAttnMulti-Head Attention多头注意力Transformer核心模块,将Q/K/V拆分后并行计算注意力再拼接
FFN\text{FFN}FFNFeed-Forward Network前馈神经网络Transformer中每个编码器/解码器层后的全连接网络,FFN(x)=max⁡(0,xW1+b1)W2+b2\text{FFN}(x) = \max(0, xW_1 + b_1)W_2 + b_2FFN(x)=max(0,xW1+b1)W2+b2
PosEmb\text{PosEmb}PosEmbPositional Embedding位置嵌入Transformer中加入时序信息的嵌入向量,与词嵌入相加
6. 优化与训练相关
∇θJ\nabla_{\theta} JθJGradient of Cost Function w.r.t. θ\thetaθ代价函数关于参数θ\thetaθ的梯度优化器更新参数的依据,∇θJ=∂J∂θ\nabla_{\theta} J = \frac{\partial J}{\partial \theta}θJ=θJ
∇θLi\nabla_{\theta} L_iθLiGradient of Loss w.r.t. θ\thetaθ for iii-th Sampleiii个样本损失关于θ\thetaθ的梯度单个样本的梯度,批量梯度下降中需求和
η\etaηLearning Rate学习率参数更新步长,θ(t+1)=θ(t)−η∇θJ\theta^{(t+1)} = \theta^{(t)} - \eta \nabla_{\theta} Jθ(t+1)=θ(t)ηθJ
γ\gammaγMomentum Factor动量因子动量优化中保留历史梯度的系数,如SGD-Momentum
β1,β2\beta_1, \beta_2β1,β2Exponential Decay Rates指数衰减率Adam优化器中一阶矩、二阶矩估计的衰减系数,通常取0.9和0.999
ϵ\epsilonϵEpsilon微小常数优化器中避免分母为0的稳定项,如Adam中ϵ=10−8\epsilon=10^{-8}ϵ=108
BBBBatch Size批次大小每次迭代训练的样本数量,影响训练稳定性与速度
tttTraining Iteration训练迭代次数模型参数更新的次数,1次迭代处理1个批次
EEETraining Epoch训练轮次整个训练集被完整训练一次的次数,1轮=总样本数/B
Dropout(p)\text{Dropout}(p)Dropout(p)Dropout OperationDropout操作正则化手段,训练时以概率ppp随机丢弃神经元,测试时缩放
pdropp_{\text{drop}}pdropDropout ProbabilityDropout概率训练时神经元被丢弃的概率,通常取0.5
7. 生成模型相关
pgp_gpgGenerated Distribution生成分布GAN、VAE等生成模型学习到的数据分布
prp_rprReal Distribution真实分布生成模型中训练数据的真实分布
GGGGenerator生成器GAN中从噪声生成假样本的模型,G(z)∼pgG(z) \sim p_gG(z)pgzzz为噪声)
DDDDiscriminator判别器GAN中区分真实样本与生成样本的模型,输出为概率
zzzLatent Vector/Noise Vectorlatent向量/噪声向量生成模型中输入生成器的随机向量,通常服从正态分布
V(G,D)V(G,D)V(G,D)Value Function of GANGAN的价值函数GAN的优化目标,V(G,D)=Ex∼pr[log⁡D(x)]+Ez∼pz[log⁡(1−D(G(z)))]V(G,D) = \mathbb{E}_{x \sim p_r}[\log D(x)] + \mathbb{E}_{z \sim p_z}[\log(1-D(G(z)))]V(G,D)=Expr[logD(x)]+Ezpz[log(1D(G(z)))]
IS\text{IS}ISInception ScoreInception分数评估生成图像质量与多样性,值越大性能越好
FID\text{FID}FIDFréchet Inception DistanceFréchet Inception距离衡量生成样本与真实样本分布差异,值越小越好

三、信号处理领域常用符号

聚焦时域/频域分析、信号特征、系统响应、滤波降噪、调制解调、检测识别等核心场景,覆盖连续/离散信号处理符号。

符号(LaTeX)英文全称中文解释常见应用场景
1. 信号基础表示
x(t)x(t)x(t)Continuous-Time Signal连续时间信号时域连续的信号,如模拟电压、声波、电磁波
x[n]x[n]x[n]Discrete-Time Signal离散时间信号时域离散的信号,由连续信号采样得到,nnn为整数采样点
xa(t)x_a(t)xa(t)Analog Signal模拟信号幅值与时间均连续的信号,即连续时间信号
xd[n]x_d[n]xd[n]Digital Signal数字信号幅值与时间均离散的信号,由离散时间信号量化得到
tttContinuous Time Variable连续时间变量连续信号的时间参数,单位s(秒)
nnnDiscrete Time Index离散时间索引离散信号的采样点序号,取值为整数(n=0,±1,±2,...n=0,±1,±2,...n=0,±1,±2,...
TsT_sTsSampling Period采样周期离散信号相邻采样点的时间间隔,Ts=tn+1−tnT_s = t_{n+1} - t_nTs=tn+1tn,单位s
fsf_sfsSampling Frequency采样频率单位时间内的采样次数,fs=1Tsf_s = \frac{1}{T_s}fs=Ts1,单位Hz(赫兹)
fNf_NfNNyquist Frequency奈奎斯特频率采样频率的一半,fN=fs2f_N = \frac{f_s}{2}fN=2fs,超过此频率的信号会混叠
AAAAmplitude of Signal信号幅值信号的最大振动幅度,如正弦信号x(t)=Asin⁡(ωt+ϕ)x(t)=A\sin(\omega t+\phi)x(t)=Asin(ωt+ϕ)中的AAA
ArmsA_{rms}ArmsRoot Mean Square Amplitude均方根幅值信号幅值的有效值,Arms=1T∫0Tx2(t)dtA_{rms} = \sqrt{\frac{1}{T}\int_0^T x^2(t)dt}Arms=T10Tx2(t)dt,用于计算功率
ϕ\phiϕPhase of Signal信号相位正弦信号的初始相位,单位rad(弧度),如x(t)=Asin⁡(ωt+ϕ)x(t)=A\sin(\omega t+\phi)x(t)=Asin(ωt+ϕ)中的ϕ\phiϕ
TTTPeriod of Periodic Signal周期信号的周期周期信号重复的时间间隔,满足x(t+T)=x(t)x(t+T)=x(t)x(t+T)=x(t),单位s
f0f_0f0Fundamental Frequency基波频率周期信号的基本频率,f0=1Tf_0 = \frac{1}{T}f0=T1,单位Hz
xT(t)x_T(t)xT(t)Truncated Signal截断信号有限时间长度的信号,由无限长信号截断得到
xN[n]x_N[n]xN[n]Finite-Length Discrete Signal有限长离散信号仅在n=0,1,...,N−1n=0,1,...,N-1n=0,1,...,N1有值的离散信号,长度为NNN
2. 频率与频域分析
fffFrequency频率信号周期性变化的速率,单位Hz(1/s),描述信号在频域的位置
ω\omegaωAngular Frequency角频率频率的2π2\pi2π倍,ω=2πf\omega = 2\pi fω=2πf,单位rad/s(弧度/秒)
Ω\OmegaΩDigital Angular Frequency数字角频率离散信号的角频率,Ω=ωTs=2πfTs\Omega = \omega T_s = 2\pi f T_sΩ=ωTs=2πfTs,单位rad,取值范围[−π,π][-\pi,\pi][π,π]
X(f)X(f)X(f)Continuous-Time Fourier Transform (CTFT)连续时间傅里叶变换将连续时间信号x(t)x(t)x(t)转换到频域,X(f)=∫−∞∞x(t)e−j2πftdtX(f) = \int_{-\infty}^{\infty} x(t)e^{-j2\pi f t}dtX(f)=x(t)ej2πftdt
X(ω)X(\omega)X(ω)Continuous-Time Fourier Transform (CTFT)连续时间傅里叶变换(角频率形式)以角频率ω\omegaω表示的频域信号,X(ω)=∫−∞∞x(t)e−jωtdtX(\omega) = \int_{-\infty}^{\infty} x(t)e^{-j\omega t}dtX(ω)=x(t)etdt
X[k]X[k]X[k]Discrete Fourier Transform (DFT)离散傅里叶变换有限长离散信号x[n]x[n]x[n]的频域表示,X[k]=∑n=0N−1x[n]e−j2πNknX[k] = \sum_{n=0}^{N-1} x[n]e^{-j\frac{2\pi}{N}kn}X[k]=n=0N1x[n]ejN2πknk=0,...,N−1k=0,...,N-1k=0,...,N1
X(ejΩ)X(e^{j\Omega})X(ejΩ)Discrete-Time Fourier Transform (DTFT)离散时间傅里叶变换离散时间信号x[n]x[n]x[n]的频域表示,X(ejΩ)=∑n=−∞∞x[n]e−jΩnX(e^{j\Omega}) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} x[n]e^{-j\Omega n}X(ejΩ)=n=x[n]ejΩn
FFT\text{FFT}FFTFast Fourier Transform快速傅里叶变换DFT的高效算法,降低计算复杂度从O(N2)O(N^2)O(N2)O(Nlog⁡N)O(N\log N)O(NlogN)
X(f)↔x(t)X(f) \leftrightarrow x(t)X(f)x(t)Fourier Transform Pair傅里叶变换对时域信号x(t)x(t)x(t)与频域信号X(f)X(f)X(f)的对应关系
∣X(f)∣|X(f)|X(f)Magnitude Spectrum幅度谱频域信号的幅值,描述不同频率成分的强度
∠X(f)\angle X(f)X(f)Phase Spectrum相位谱频域信号的相位,描述不同频率成分的相位偏移
Px(f)P_x(f)Px(f)Power Spectral Density (PSD)功率谱密度信号功率随频率的分布,$P_x(f) = \lim_{T \to \infty} \frac{1}{T}
Sx(f)S_x(f)Sx(f)Energy Spectral Density (ESD)能量谱密度信号能量随频率的分布,$S_x(f) =
3. 线性系统相关
h(t)h(t)h(t)Continuous-Time Impulse Response连续时间冲激响应线性时不变(LTI)系统对单位冲激信号δ(t)\delta(t)δ(t)的时域响应
h[n]h[n]h[n]Discrete-Time Impulse Response离散时间冲激响应LTI系统对单位冲激序列δ[n]\delta[n]δ[n]的时域响应
H(f)H(f)H(f)Frequency Response频率响应LTI系统的频域特性,H(f)=∫−∞∞h(t)e−j2πftdtH(f) = \int_{-\infty}^{\infty} h(t)e^{-j2\pi f t}dtH(f)=h(t)ej2πftdt(连续),即冲激响应的傅里叶变换
H(ω)H(\omega)H(ω)Frequency Response (Angular Frequency)频率响应(角频率形式)以角频率表示的系统频域特性,H(ω)=F{h(t)}H(\omega) = \mathcal{F}\{h(t)\}H(ω)=F{h(t)}
H(ejΩ)H(e^{j\Omega})H(ejΩ)Discrete-Time Frequency Response离散时间频率响应离散LTI系统的频域特性,H(ejΩ)=DTFT{h[n]}H(e^{j\Omega}) = \mathcal{DTFT}\{h[n]\}H(ejΩ)=DTFT{h[n]}
$H(f)$Magnitude Response
∠H(f)\angle H(f)H(f)Phase Response相位响应频率响应的相位,描述系统对不同频率信号的相位偏移
y(t)y(t)y(t)Output Signal of System系统输出信号LTI系统对输入x(t)x(t)x(t)的响应,y(t)=x(t)∗h(t)y(t) = x(t) * h(t)y(t)=x(t)h(t)(卷积)
y[n]y[n]y[n]Discrete-Time Output Signal离散系统输出信号离散LTI系统对输入x[n]x[n]x[n]的响应,y[n]=x[n]∗h[n]y[n] = x[n] * h[n]y[n]=x[n]h[n](离散卷积)
∗*Convolution Operation卷积运算LTI系统输入与输出的关系,时域卷积对应频域乘积
δ(t)\delta(t)δ(t)Dirac Delta Function狄拉克冲激函数连续时间单位冲激信号,满足δ(t)=0(t≠0)\delta(t)=0(t≠0)δ(t)=0(t=0)∫−∞∞δ(t)dt=1\int_{-\infty}^{\infty}\delta(t)dt=1δ(t)dt=1
δ[n]\delta[n]δ[n]Discrete Delta Sequence离散单位冲激序列离散时间单位冲激信号,满足δ[n]=1(n=0)\delta[n]=1(n=0)δ[n]=1(n=0)δ[n]=0(n≠0)\delta[n]=0(n≠0)δ[n]=0(n=0)
4. 信号质量与失真
d(t)d(t)d(t)Noise Signal噪声信号干扰有效信号的随机信号,如高斯白噪声、热噪声
d[n]d[n]d[n]Discrete-Time Noise Signal离散时间噪声信号离散信号中的噪声成分,如采样过程引入的噪声
xcorr(t)x_{\text{corr}}(t)xcorr(t)Corrupted Signal受污染信号包含噪声的信号,xcorr(t)=x(t)+d(t)x_{\text{corr}}(t) = x(t) + d(t)xcorr(t)=x(t)+d(t)
xorig(t)x_{\text{orig}}(t)xorig(t)Original Signal原始信号未经过处理的纯净信号,如理想输入信号
xproc(t)x_{\text{proc}}(t)xproc(t)Processed Signal处理后信号经过滤波、降噪等处理后的信号
SNRSNRSNRSignal-to-Noise Ratio信噪比信号功率与噪声功率的比值,SNR=10log⁡10(PsPd) (dB)SNR = 10\log_{10}\left( \frac{P_s}{P_d} \right) \text{ (dB)}SNR=10log10(PdPs) (dB),值越大信号质量越好
SNRinSNR_{\text{in}}SNRinInput Signal-to-Noise Ratio输入信噪比系统输入信号的信噪比,衡量输入信号质量
SNRoutSNR_{\text{out}}SNRoutOutput Signal-to-Noise Ratio输出信噪比系统输出信号的信噪比,衡量系统处理效果
ΔSNR\Delta SNRΔSNRSNR Improvement信噪比改善量输出与输入信噪比的差值,ΔSNR=SNRout−SNRin\Delta SNR = SNR_{\text{out}} - SNR_{\text{in}}ΔSNR=SNRoutSNRin,衡量降噪效果
PSNRPSNRPSNRPeak Signal-to-Noise Ratio峰值信噪比基于信号峰值的信噪比,PSNR=10log⁡10(Amax2MSE) (dB)PSNR = 10\log_{10}\left( \frac{A_{\text{max}}^2}{MSE} \right) \text{ (dB)}PSNR=10log10(MSEAmax2) (dB),常用于图像/音频失真评估
MSEMSEMSEMean Square Error均方误差原始与处理信号的偏差,MSE=1N∑n=0N−1(xorig[n]−xproc[n])2MSE = \frac{1}{N}\sum_{n=0}^{N-1} (x_{\text{orig}}[n] - x_{\text{proc}}[n])^2MSE=N1n=0N1(xorig[n]xproc[n])2,值越小失真越小
MAEMAEMAEMean Absolute Error平均绝对误差原始与处理信号的绝对偏差均值,$MAE = \frac{1}{N}\sum_{n=0}^{N-1}
ρ\rhoρCorrelation Coefficient相关系数衡量两个信号的线性相关性,ρ=Cov(x,y)Var(x)Var(y)\rho = \frac{\text{Cov}(x,y)}{\sqrt{\text{Var}(x)\text{Var}(y)}}ρ=Var(x)Var(y)Cov(x,y),取值[-1,1]
rxy(τ)r_{xy}(\tau)rxy(τ)Cross-Correlation Function互相关函数衡量两个信号在不同时延τ\tauτ下的相似性,rxy(τ)=∫−∞∞x(t)y(t+τ)dtr_{xy}(\tau) = \int_{-\infty}^{\infty} x(t)y(t+\tau)dtrxy(τ)=x(t)y(t+τ)dt
rxx(τ)r_{xx}(\tau)rxx(τ)Autocorrelation Function自相关函数信号与自身时延版本的相关性,rxx(τ)=rxy(τ)∣y=xr_{xx}(\tau) = r_{xy}(\tau)|_{y=x}rxx(τ)=rxy(τ)y=x,用于分析信号周期性
5. 滤波与调制相关
HL(f)H_L(f)HL(f)Low-Pass Filter Frequency Response低通滤波器频率响应允许低于截止频率fcf_cfc的信号通过,抑制高频信号
HH(f)H_H(f)HH(f)High-Pass Filter Frequency Response高通滤波器频率响应允许高于截止频率fcf_cfc的信号通过,抑制低频信号
HB(f)H_B(f)HB(f)Band-Pass Filter Frequency Response带通滤波器频率响应允许fc1∼fc2f_{c1} \sim f_{c2}fc1fc2频段的信号通过,抑制其他频率
HS(f)H_S(f)HS(f)Band-Stop Filter Frequency Response带阻滤波器频率响应抑制fc1∼fc2f_{c1} \sim f_{c2}fc1fc2频段的信号,允许其他频率通过
fcf_cfcCutoff Frequency截止频率滤波器通带与阻带的分界频率,如低通滤波器的fcf_cfc
fc1,fc2f_{c1}, f_{c2}fc1,fc2Lower/Upper Cutoff Frequency下/上截止频率带通/带阻滤波器的通带上下边界频率
WWWFilter Bandwidth滤波器带宽带通滤波器通带的频率范围,W=fc2−fc1W = f_{c2} - f_{c1}W=fc2fc1,单位Hz
AsA_sAsStopband Attenuation阻带衰减滤波器对阻带信号的衰减程度,单位dB,值越大抑制效果越好
ApA_pApPassband Ripple通带波纹滤波器通带内的幅值波动,单位dB,值越小通带越平坦
s(t)s(t)s(t)Modulating Signal调制信号承载信息的低频信号,如语音、图像信号
c(t)c(t)c(t)Carrier Signal载波信号用于承载调制信号的高频正弦信号,c(t)=Acsin⁡(ωct+ϕc)c(t) = A_c\sin(\omega_c t + \phi_c)c(t)=Acsin(ωct+ϕc)
xAM(t)x_{\text{AM}}(t)xAM(t)Amplitude-Modulated Signal调幅信号幅值随调制信号变化的已调信号,xAM(t)=(A0+s(t))cos⁡(ωct)x_{\text{AM}}(t) = (A_0 + s(t))\cos(\omega_c t)xAM(t)=(A0+s(t))cos(ωct)
xFM(t)x_{\text{FM}}(t)xFM(t)Frequency-Modulated Signal调频信号频率随调制信号变化的已调信号,xFM(t)=Accos⁡(ωct+kf∫s(τ)dτ)x_{\text{FM}}(t) = A_c\cos(\omega_c t + k_f \int s(\tau)d\tau)xFM(t)=Accos(ωct+kfs(τ)dτ)
xPM(t)x_{\text{PM}}(t)xPM(t)Phase-Modulated Signal调相信号相位随调制信号变化的已调信号,xPM(t)=Accos⁡(ωct+kps(t))x_{\text{PM}}(t) = A_c\cos(\omega_c t + k_p s(t))xPM(t)=Accos(ωct+kps(t))
kfk_fkfFrequency Deviation Constant频偏常数调频中调制信号对载波频率的控制系数,单位rad/(s·V)
kpk_pkpPhase Deviation Constant相偏常数调相中调制信号对载波相位的控制系数,单位rad/V
6. 检测与识别相关
H0H_0H0Null Hypothesis零假设信号检测中“无信号存在”的假设,H0:x(t)=d(t)H_0: x(t) = d(t)H0:x(t)=d(t)
H1H_1H1Alternative Hypothesis备选假设信号检测中“有信号存在”的假设,H1:x(t)=s(t)+d(t)H_1: x(t) = s(t) + d(t)H1:x(t)=s(t)+d(t)
PdP_dPdProbability of Detection检测概率存在信号时正确检测的概率,Pd=P(判决H1∣H1为真)P_d = P(\text{判决}H_1 \mid H_1\text{为真})Pd=P(判决H1H1为真)
PfaP_{fa}PfaProbability of False Alarm虚警概率无信号时误判为有信号的概率,Pfa=P(判决H1∣H0为真)P_{fa} = P(\text{判决}H_1 \mid H_0\text{为真})Pfa=P(判决H1H0为真)
PmP_mPmProbability of Miss漏检概率存在信号时误判为无信号的概率,Pm=1−PdP_m = 1 - P_dPm=1Pd
γ\gammaγDetection Threshold检测门限信号检测中判决的阈值,如T(x)>γT(x) > \gammaT(x)>γ判决H1H_1H1,否则判决H0H_0H0T(x)T(x)T(x)为检验统计量)
T(x)T(x)T(x)Test Statistic检验统计量信号检测中用于判决的统计量,如信号能量、相关值
DTW\text{DTW}DTWDynamic Time Warping动态时间规整衡量两个长度不同时序信号的相似度,用于信号匹配
D(x,y)D(x,y)D(x,y)Distance Between Signals xxx and yyy信号xxxyyy的距离描述信号差异的度量,如欧氏距离、DTW距离
SSSSignal Feature Vector信号特征向量信号的特征表示,如时域特征(均值、方差)、频域特征(PSD峰值)
http://www.dtcms.com/a/541208.html

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