小波變換的分類及其功能 資料分析漫談1

2021-09-14 04:48:43 字數 993 閱讀 2488

小波變換可以分為連續小波變換1和正交小波變換2兩大主要型別。兩類小波變換對應的主要功能分別為時頻分析3(time-frequency analysis(tfa))和多解析度分析4(multi-resolution analysis(mra))。兩類小波變換的共同功能是濾波。

tfa是指分析乙個時間訊號中所包含的調和子訊號或準調和子訊號以及非調和雜訊tfa的作用為:估計乙個時間訊號中所包含的調和子訊號或準調和子訊號的瞬間頻率、瞬間振幅、瞬間相位以及估計該時間訊號中雜訊幅度的時頻分布。

mra是將乙個時間序列展開成不同二進時間尺度上的子串行之和mra的乙個重要應用就是資料壓縮。資料壓縮更多的時候要用到正交小波包變換,而正交小波包變換可視為正交小波變換的延伸。

利用連續小波變換濾波,其步驟是:1 對時間訊號進行連續小波變換;2 選擇一定的頻段,對連續小波變換進行逆變換,其結果就是原時間訊號的該頻段濾波訊號。

利用正交小波變換濾波,父母小波的階數一定要很長,最好超過50或更長,這樣父小波就相當於乙個低通濾波器,而母小波則是相當於乙個帶通濾波器。其步驟是:1 對時間序列進行正交小波變換;2 選擇某一二進時間尺度上的父小波係數,而將該時間尺度上以及小於該時間尺度上的母小波係數全部置零,利用逆正交小波變換,所得即是原時間序列的一種低通濾波結果。這裡需要說明的是,如果父母小波的階數設定得很短,如4或者10,這時的低通濾波結果並不是很理想。

後記:1 利用連續小波變換進行tfa時,一定要採用l1-norm的連續小波變換定義而不能採用現行教科書流行的l2-norm的連續小波變換定義,原因在於後者的時頻譜中存在頻率偏移現象5-7;利用正交小波變換進行mra時,可以採用l2-norm的正交小波變換定義,因為mra並不強調頻率(即尺度)分析的精確性。

2 利用連續小波變換進行濾波時,在逆變換時的波段選擇是個問題。不妨採用新發現的逆小波變換公式7,該公式在波段選擇上很直接和簡單。

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