信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析ppt課件

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?深刻認(rèn)識(shí)信號(hào)時(shí)域分析、頻域分析及時(shí)頻深刻認(rèn)識(shí)信號(hào)時(shí)域分析、頻域分析及時(shí)頻域分析的特點(diǎn)，進(jìn)一步理解信號(hào)的時(shí)頻分析的域分析的特點(diǎn)，進(jìn)一步理解信號(hào)的時(shí)頻分析的基本原理，掌握利用小波變換進(jìn)行信號(hào)的去噪基本原理，掌握利用小波變換進(jìn)行信號(hào)的去噪和壓縮的方法。和壓縮的方法。 實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析二、二、 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 信號(hào)的傅里葉變換是以正弦類虛指數(shù)信信號(hào)的傅里葉變換是以正弦類虛指數(shù)信號(hào)為基函數(shù)，其物理概念清晰，對(duì)確定性信號(hào)和號(hào)為基函數(shù)，其物理概念清晰，對(duì)確定性信號(hào)和平穩(wěn)信號(hào)的分析發(fā)揮了重要作用。平穩(wěn)信號(hào)的分析發(fā)揮了重要作用。 在分析非

2、平穩(wěn)信號(hào)和時(shí)變信號(hào)時(shí)。信號(hào)的傅在分析非平穩(wěn)信號(hào)和時(shí)變信號(hào)時(shí)。信號(hào)的傅里葉變換分析無法有效地反映信號(hào)在某些瞬間的里葉變換分析無法有效地反映信號(hào)在某些瞬間的突變。信號(hào)的時(shí)頻分析可以同時(shí)獲得信號(hào)時(shí)域特突變。信號(hào)的時(shí)頻分析可以同時(shí)獲得信號(hào)時(shí)域特性和頻域特性，可以有效地反映信號(hào)在不同瞬間性和頻域特性，可以有效地反映信號(hào)在不同瞬間對(duì)應(yīng)的頻率分布。對(duì)應(yīng)的頻率分布。 實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析MATLAB信號(hào)處理工具箱提供了信號(hào)小波分析的許多函數(shù)：(1)小波測(cè)試信號(hào)函數(shù)wnoise可以產(chǎn)生多種測(cè)試信號(hào)，這些測(cè)試信號(hào)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)返回變量x：無噪聲的測(cè)試數(shù)據(jù)序列；返回變量xn：含有噪聲的測(cè)試數(shù)據(jù)序列；調(diào)用參數(shù)N：表示序列x的長(zhǎng)度為2N；調(diào)用參數(shù)SQRT_SNR：表示信號(hào)的信噪比標(biāo)準(zhǔn)方差，噪聲是加性高斯(Gaussian)白噪聲，均值為0，標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)。實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析信號(hào)的時(shí)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(hào)名稱，主要有6種，可以用數(shù)值表示，也可以用字符串表示。實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析信號(hào)的時(shí)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(shí)現(xiàn)一維信號(hào)單級(jí)離散小波變換。 小波名稱以及DWT延拓模式都可以設(shè)定。其調(diào)用格式為：cA,cD = d

5、wt(x, wname)cA,cD = dwt(x, wname, mode, MODE)返回變量cA：信號(hào)DWT對(duì)應(yīng)的近似(Approximation)展開系數(shù)返回變量cD：信號(hào)離散小波變換對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)(Detail)展開系數(shù)調(diào)用參數(shù)x：表示信號(hào)序列，相當(dāng)于 調(diào)用參數(shù)wname：表示小波名稱，參見函數(shù)wfilters調(diào)用參數(shù)MODE：表示信號(hào)DWT延拓模式。實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析kdJkcJ1kcJ(3) 函數(shù)wavedec實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行多級(jí)離散小波變換。其調(diào)用格式為： C, L = wavedec(x, N, wname)返回變量C：表示信號(hào)x各級(jí)小波

6、展開系數(shù)的矢量返回變量L：表示C中各級(jí)展開系數(shù)長(zhǎng)度的矢量調(diào)用參數(shù)N：表示信號(hào)離散小波變換的級(jí)數(shù)， 其受序列x的長(zhǎng)度限制，且必須為正整數(shù)。 (4) 離散小波反變換函數(shù)idwt實(shí)現(xiàn)一維信號(hào)單級(jí)離散小波反變換，小波名稱以及DWT延拓模式都可以設(shè)定。其是函數(shù)dwt的逆運(yùn)算，調(diào)用格式為： x = idwt(cA, cD, wname) x = idwt(cA, cD, wname,L)返回變量x：表示信號(hào)序列，相當(dāng)于 調(diào)用參數(shù)cA：表示信號(hào)DWT對(duì)應(yīng)的近似(Approximation)展開系數(shù) 調(diào)用參數(shù)cD：表示信號(hào)DWT對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)(Detail)展開系數(shù) 調(diào)用參數(shù)L：表示從idwt(cA, cD, w

7、name)返回序列的中心部分截取 L長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，LLength(x)。實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析kdJkcJ1kcJ(5) 函數(shù)wavere實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行多級(jí)離散小波反變換， 是函數(shù)waverec的逆運(yùn)算。調(diào)用格式： x = waverec(C, L, wname)返回變量x：表示重構(gòu)的信號(hào)調(diào)用參數(shù)C：表示信號(hào)經(jīng)wavedec得到的各級(jí)小波展開系數(shù)矢量調(diào)用參數(shù)L：表示信號(hào)經(jīng)wavedec得到的各級(jí)展開系數(shù)長(zhǎng)度矢量。 實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析(6) 函數(shù)wden實(shí)現(xiàn)一維信號(hào)的去噪，小波名稱以及閾值都可以設(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)返回變量XD：表示由噪聲信號(hào)x的DWT經(jīng)過閾值去噪后得到的信號(hào)；返回變量CXD與LXD：表示信號(hào)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)則，主要有rigrsure, heursure, sqtwolog, minimaxi規(guī)則調(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：表示是否需要設(shè)置多重

9、閾值調(diào)用參數(shù)N：表示信號(hào)離散小波變換的級(jí)數(shù)，為正整數(shù)。 實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析(7) 函數(shù)wthcoef實(shí)現(xiàn)一維信號(hào)的壓縮，調(diào)用格式為 NC= wthcoef(d, C, L, N) NC= wthcoef(d, C, L, N, P)返回變量NC：表示由信號(hào)x的DWT中系數(shù)C經(jīng)過壓縮后得到的新系數(shù) 調(diào)用參數(shù)d：表示對(duì)信號(hào)x的DWT的系數(shù)C中細(xì)節(jié)(detail)分量進(jìn)行壓縮 調(diào)用參數(shù)C,L：表示由wavedec對(duì)信號(hào)x進(jìn)行DWT變換得到的序列調(diào)用參數(shù)N：表示對(duì)系數(shù)C中哪些精度的細(xì)節(jié)分量進(jìn)行壓縮調(diào)用參數(shù)P：表示對(duì)系數(shù)C中細(xì)節(jié)分量進(jìn)行壓縮的百分比， N和P需

10、具有相同的長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析試?yán)煤瘮?shù)wden對(duì)含有噪聲的doppler信號(hào)進(jìn)行去噪。% 產(chǎn)生含有加性高斯白噪聲doppler信號(hào)，其信噪比標(biāo)準(zhǔn)方差為5. snr=5; x, xn = wnoise(doppler,11,snr);% 對(duì)含有噪聲信號(hào)xn進(jìn)行5級(jí)DWT，小波基為sym8. lev=5;% 利用soft SURE閾值規(guī)則去噪 xd1= wden(xn, heursure, s, one, lev, sym8);% 顯示結(jié)果 subplot(3, 1, 1);plot(x); % axis(1 2048 -10 10); title

11、(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(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析基于小波的信號(hào)去噪 實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析200400600800100012001400160018002000-10010Original signal0200400600800100012001400160018002000-10010Noisy signal with SQRT-SNR: 502004006008001000120014001600180020