matlab中的小波变换模块,matlab中的小波分析工具箱(wavelet 30).ppt

符渊
2023-12-01

matlab中的小波分析工具箱(wavelet 30)

第七章 小波分析、分析工具及应用发展 复习回顾 小波分析来源 小波分析来源于信号分析的需求.设一个有限分辨率的连续信号 ,将其近似地表示为下列阶梯函数(图1) 为简化叙述,取整数点(n)为样点,式中 为样本值,而其基函数 并又将其称为“尺度函数”,如图2所示. 我们将采样间隔加倍,则其样点数减半,这时信号表示为 显然,这里自然取 ,参见(图3).我们称上述算法为二分法.再分析二分前后两个信号的偏差(图3) 它具有形式 , 这里 而其基函数 如(图4)所示: 它就是一种“小波函数”。 顾名思义,“小波”就是小的波形。所谓“小”是指它具有衰减性,譬如是局部非零的;而称之为“波”则是指它的波动性,即其振幅呈正负相间的震荡形式.又如 也具有这种特性 。 小波函数 的重要价值在于:它通过平移和伸缩可生成平方可积函数空间 中一组正交基: , 从而可将信号 进行分解: 为进行信号分析,提供 的一组正交基是至关重要的.我们尤感兴趣的是,为了适应实际需要,利用所给的小波函数能否派生出更多、更适用的小波函数? Matlab中的小波分析工具箱(Wavelet 3.0) Matlab小波分析工具箱提供了一个可视化的小波分析工具,是一个很好的算法研究和工程设计,仿真和应用平台。特别适合于信号和图像分析,综合,去噪,压缩等领域的研究人员。 小波分析工具箱的七类函数: 常用的小波基函数。 连续小波变换及其应用。 离散小波变换及其应用。 小波包变换。 信号和图像的多尺度分解。 基于小波变换的信号去噪。 基于小波变换的信号压缩。 常用的小波基函数: 怎样获取小波基的信息: 在Matlab窗口键入“waveinfo(‘参数名’) 计算小波滤波器系数的函数: 用于验证算法的数据文件: 时频域分析 有关信号处理的文献中包含了相当多采用二维时频空间的术语来分析信号的工作。这一方法实际上在小波变换之前就有,但它现在纳入同一个现代框架。根据时频域分析,一个信号的每个瞬态分量映射到时间—频率平面上的位置对应于分量的主要频率和发生的时间。 时频空间(a)信号(b)表示 在图像分析中,这个空间是三维的,可以看作是一个图像叠层。一个局部化分量将主要出现在叠层中对应于此分量主要频率的层次。 变换 一个变换中的每个系数都是通过输入函数和其中一个基函数之间的内积确定的。在某些意义上,这个值表示输入函数和那个特定基函数之间的相似程度。 逆变换可以看作是通过以变换系数为幅度权重的基函数加权和,来重构原始信号或图像的。 变换类型 傅立叶变换技术:傅立叶积分变换,傅立叶级数展开和离散傅立叶变换DFT。 小波变换类型 就像博立叶变换那样,在小波变换中也同样存在这三种可能性:连续小波变换(CWT),小波级数展开和离散小波变换(DWT)。不过情况稍微复杂些,因为小波基函数可以是正交归一也可以不是正交归一的。 符号和定义 由小波变换来表示的一类函数是在实轴(即所有实数的集合——x轴)上平方可积的。这一类函数被表示为 。因此,概念 就意味着 在小波分析中,通过对一个称为小波基的单个原型函数的伸缩和平移来产生一组基函数。 连续小波变换(也称积分小波变换) 所有小波是通过对基本小波进行尺度伸缩和位移得到的。基本小波是一具有特殊性质的实值函数,它是震荡衰减的,而且通常衰减得很快,在数学上满足积分为零的条件: 即基本小波在频域也具有好的衰减性质。有些基本小波实际上在某个区间外是零,这是一类衰减最快的小波。一组小波基函数是通过尺度因子和位移因子由基本小波来产生: 连续小波变换定义为: 连续小波变换也称为积分小波变换。 连续小波逆变换为: 连续小波变换: 格式: coefs=cwt(s,scales,’wname’) coefs=cwt(s,scales,’wname’,’plot’) 说明: s:输入信号 scales: 需要计算的尺度范围 wname:所用的小波基 plot: 用图像方式显示小波系数 一维连续小波变换函数 例子: c = cwt(s,1:32,'meyr') c = cwt(s,[64 32 16:-2:2],'morl') c = cwt(s,[3 18 12.9 7 1.5],'db2') 二维连续小波

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