信號的時頻分析與小波分析ppt課件

1、一、實驗?zāi)康囊弧嶒災(zāi)康?深化認識信號時域分析、頻域分析及時頻深化認識信號時域分析、頻域分析及時頻域分析的特點，進一步了解信號的時頻分析的域分析的特點，進一步了解信號的時頻分析的根本原理，掌握利用小波變換進展信號的去噪根本原理，掌握利用小波變換進展信號的去噪和緊縮的方法。和緊縮的方法。 實驗六實驗六 信號的時頻分析與小波分析信號的時頻分析與小波分析二、二、 實驗原理實驗原理 信號的傅里葉變換是以正弦類虛指數(shù)信信號的傅里葉變換是以正弦類虛指數(shù)信號為基函數(shù)，其物理概念明晰，對確定性信號和號為基函數(shù)，其物理概念明晰，對確定性信號和平穩(wěn)信號的分析發(fā)揚了重要作用。平穩(wěn)信號的分析發(fā)揚了重要作用。 在分析非

2、平穩(wěn)信號和時變信號時。信號的傅在分析非平穩(wěn)信號和時變信號時。信號的傅里葉變換分析無法有效地反映信號在某些瞬間的里葉變換分析無法有效地反映信號在某些瞬間的突變。信號的時頻分析可以同時獲得信號時域特突變。信號的時頻分析可以同時獲得信號時域特性和頻域特性，可以有效地反映信號在不同瞬間性和頻域特性，可以有效地反映信號在不同瞬間對應(yīng)的頻率分布。對應(yīng)的頻率分布。 實驗六實驗六 信號的時頻分析與小波分析信號的時頻分析與小波分析MATLAB信號處置工具箱提供了信號小波分析的許多函數(shù)：(1)小波測試信號函數(shù)wnoise可以產(chǎn)生多種測試信號，這些測試信號可含有噪聲且信噪比可以設(shè)置。其調(diào)用格式：x = wnoise

3、(FUN, N)x, xn = wnoise(FUN, N, SQRT_SNR)x, xn = wnoise(FUN, N, SQRT_SNR, INIT)前往變量x：無噪聲的測試數(shù)據(jù)序列；前往變量xn：含有噪聲的測試數(shù)據(jù)序列；調(diào)用參數(shù)N：表示序列x的長度為2N；調(diào)用參數(shù)SQRT_SNR：表示信號的信噪比規(guī)范方差，噪聲是加性高斯(Gaussian)白噪聲，均值為0，規(guī)范方差為1。調(diào)用參數(shù)INIT：表示產(chǎn)生高斯噪聲的種子(seed)點。實驗六實驗六 信號的時頻分析與小波分析信號的時頻分析與小波分析x = wnoise(FUN, N)x, xn = wnoise(FUN, N, SQRT_SNR)

4、x, xn = wnoise(FUN, N, SQRT_SNR, INIT)調(diào)用參數(shù)FUN：表示信號稱號，主要有6種，可以用數(shù)值表示，也可以用字符串表示。實驗六實驗六 信號的時頻分析與小波分析信號的時頻分析與小波分析數(shù)值表示字符串表示FUN = 1FUN =blocksFUN = 2FUN =bumpsFUN = 3FUN =heavy sineFUN = 4FUN =dopplerFUN = 5FUN =quadchirpFUN = 6FUN =mishmash(2) 離散小波變換函數(shù)dwt實現(xiàn)一維信號單級離散小波變換。 小波稱號以及DWT延拓方式都可以設(shè)定。其調(diào)用格式為：cA,cD = d

5、wt(x, wname)cA,cD = dwt(x, wname, mode, MODE)前往變量cA：信號DWT對應(yīng)的近似(Approximation)展開系數(shù)前往變量cD：信號離散小波變換對應(yīng)的細節(jié)(Detail)展開系數(shù)調(diào)用參數(shù)x：表示信號序列，相當于 調(diào)用參數(shù)wname：表示小波稱號，參見函數(shù)wfilters調(diào)用參數(shù)MODE：表示信號DWT延拓方式。實驗六實驗六 信號的時頻分析與小波分析信號的時頻分析與小波分析kdJkcJ1kcJ(3) 函數(shù)wavedec實現(xiàn)對信號進展多級離散小波變換。其調(diào)用格式為： C, L = wavedec(x, N, wname)前往變量C：表示信號x各級小波

6、展開系數(shù)的矢量前往變量L：表示C中各級展開系數(shù)長度的矢量調(diào)用參數(shù)N：表示信號離散小波變換的級數(shù)， 其受序列x的長度限制，且必需為正整數(shù)。 (4) 離散小波反變換函數(shù)idwt實現(xiàn)一維信號單級離散小波反變換，小波稱號以及DWT延拓方式都可以設(shè)定。其是函數(shù)dwt的逆運算，調(diào)用格式為： x = idwt(cA, cD, wname) x = idwt(cA, cD, wname,L)前往變量x：表示信號序列，相當于 調(diào)用參數(shù)cA：表示信號DWT對應(yīng)的近似(Approximation)展開系數(shù) 調(diào)用參數(shù)cD：表示信號DWT對應(yīng)的細節(jié)(Detail)展開系數(shù) 調(diào)用參數(shù)L：表示從idwt(cA, cD, w

7、name)前往序列的中心部分截取 L長度數(shù)據(jù)，LLength(x)。實驗六實驗六 信號的時頻分析與小波分析信號的時頻分析與小波分析kdJkcJ1kcJ(5) 函數(shù)wavere實現(xiàn)對信號進展多級離散小波反變換， 是函數(shù)waverec的逆運算。調(diào)用格式： x = waverec(C, L, wname)前往變量x：表示重構(gòu)的信號調(diào)用參數(shù)C：表示信號經(jīng)wavedec得到的各級小波展開系數(shù)矢量調(diào)用參數(shù)L：表示信號經(jīng)wavedec得到的各級展開系數(shù)長度矢量。 實驗六實驗六 信號的時頻分析與小波分析信號的時頻分析與小波分析(6) 函數(shù)wden實現(xiàn)一維信號的去噪，小波稱號以及閾值都可以設(shè)定。調(diào)用格式為XD,

8、 CXD, LXD = wden(x, TPTR, SORH, SCAL, N, wname)XD, CXD, LXD = wden(C, L, TPTR, SORH, SCAL, N, wname)前往變量XD：表示由噪聲信號x的DWT經(jīng)過閾值去噪后得到的信號；前往變量CXD與LXD：表示信號XD的小波變換，即 CXD, LXD = wavedec(XD, N, wname)調(diào)用參數(shù)TPTR：表示閾值規(guī)那么，主要有rigrsure, heursure, sqtwolog, minimaxi規(guī)那么調(diào)用參數(shù)SORH：表示是soft閾值(s)還是hard閾值(h)調(diào)用參數(shù)SCAL：表示能否需求設(shè)置

9、多重閾值調(diào)用參數(shù)N：表示信號離散小波變換的級數(shù)，為正整數(shù)。 實驗六實驗六 信號的時頻分析與小波分析信號的時頻分析與小波分析(7) 函數(shù)wthcoef實現(xiàn)一維信號的緊縮，調(diào)用格式為 NC= wthcoef(d, C, L, N) NC= wthcoef(d, C, L, N, P)前往變量NC：表示由信號x的DWT中系數(shù)C經(jīng)過緊縮后得到的新系數(shù) 調(diào)用參數(shù)d：表示對信號x的DWT的系數(shù)C中細節(jié)(detail)分量進展緊縮 調(diào)用參數(shù)C,L：表示由wavedec對信號x進展DWT變換得到的序列調(diào)用參數(shù)N：表示對系數(shù)C中哪些精度的細節(jié)分量進展緊縮調(diào)用參數(shù)P：表示對系數(shù)C中細節(jié)分量進展緊縮的百分比， N和

10、P需具有一樣的長度。實驗六實驗六 信號的時頻分析與小波分析信號的時頻分析與小波分析試利用函數(shù)wden對含有噪聲的doppler信號進展去噪。% 產(chǎn)生含有加性高斯白噪聲doppler信號，其信噪比規(guī)范方差為5. snr=5; x, xn = wnoise(doppler,11,snr);% 對含有噪聲信號xn進展5級DWT，小波基為sym8. lev=5;% 利用soft SURE閾值規(guī)那么去噪 xd1= wden(xn, heursure, s, one, lev, sym8);% 顯示結(jié)果 subplot(3, 1, 1);plot(x); % axis(1 2048 -10 10); ti

11、tle(Original signal); subplot(3, 1, 2);plot(xn);axis(1 2048 -10 10); title(Noisy signal with SQRT-SNR: , num2str(fix(snr); subplot(3, 1, 3); plot(xd1); axis(1 2048 -10 10); title(De-noised signal - Soft SURE);實驗六實驗六 信號的時頻分析與小波分析信號的時頻分析與小波分析基于小波的信號去噪 實驗六實驗六 信號的時頻分析與小波分析信號的時頻分析與小波分析200400600800100012001400160018002000-10010Original signal0200400600800100012001400160018002000-10010Noisy signal with SQRT-SNR: 502004006008001000120014001600180020