小波變換教程 八

2022-03-06 19:42:31 字數 1594 閱讀 5464

譯文**

原文**

連續小波變換的計算

對上面公式的解釋將在本節中進行詳細說明。以x(t)作為被分析的訊號。選用的小波作為訊號處理中用到的所有窗函式的原型。應用的所有窗都是母小波的放大(或縮小)和平移版本。有很多函式可以滿足這個條件。morlet小波和墨西哥帽小波(mexican hat)是其中最有代表性的,本章中後面部分中所舉的例子也會用這兩個小波進行小波分析。

一旦選擇了母小波,就可以從s=1開始計算了,連續小波變換就是計算對應所有值的s,或者小於1,或者大於1。不過,與要分析的訊號有關,一般不需要完整的變換。對所有的應用來說,訊號是有頻寬限制的,因此,在有限時間內做變換就經常能夠滿足要求了。在這篇文章裡的後續部分,只用到s在有限時間內的值。

為方便起見,計算過程將會始於s=1,然後s值逐漸增大,即分析將會從高頻開始,然後逐步到低頻。s的第乙個值是對大多數縮小的小波的反映。隨著s增大,小波逐漸被放大。

小波要被放在訊號的最初點,即t=0時刻。用尺度為1的小波函式與訊號相乘,然後在所有時間內做積分。積分結果再乘上這個常量——1/sqrt(s)。後面這次相乘是為了使能量歸一化處理而作的其目的是使變換後的訊號在任意比例上都有相同的能量。最終結果就是變換後的值,即在t=0時刻和s=1的情況下的連續小波變換。換句話說,就是在時間-尺度平面內,tau=0,s=1時刻訊號的響應。

然後平移s=1時的小波值至t=tau時刻的位置,得到在時間-尺度平面內,t=tau,s=1時刻訊號的響應。

重複這個過程,直到小波到達了訊號的末端。這是,在時間-尺度平面內,就會得到一系列的點。

然後,將s增大一點。注意到,這是小波變換,所以tau和s都必須連續的增加。不過,如果是由計算機來進行這個變換過程,兩個引數都以乙個很小的步長增加。這是由於取樣造成的。

對所有s值,重複上面這個過程。每乙個根據給定的s計算的結果都對應時間-尺度平面內的一行。當對所應所有的s都計算完成後,對訊號的連續小波變換就完成了。

下面的圖說明了計算過程的每一步:

圖3.3

在圖3.3中,顯示了在四個不同時刻tau時的訊號和小波函式。訊號是圖3.1所示的訊號的裁剪版本,對應著訊號的高頻部分。可以看到它多麼緊湊(藍色的視窗)。它的寬度應該與訊號中最高頻分量出現的時間一致。圖中顯示了to=2,to=40,to=90和to=140時刻小波的位置。在每乙個位置,都將它與訊號相乘。很明顯,只有在小波的支撐域內,乘積不為0,其餘部分全為0。通過在時間軸上平移小波,訊號被定位在時間軸上。進一步,通過改變s的值,訊號又被定為在頻率範圍內。

如果訊號對當前的s值有乙個譜分量(這個例子中s的值是1),在訊號的譜分量出現的時刻,訊號與小波的乘積會相當大。如果對於當前的s值,譜分量不存在,那麼,乘積將會很小或為0。圖3.3中,在s=1和t=100ms附近,訊號中存在乙個視窗寬度的頻譜分量。

圖3.3中,在100ms時,對訊號做連續小波變換後將會產生大的結果,在其他時候則值很小。另一方面,當尺度很高時,連續小波變換將對在整個訊號週期內得到乙個很大的值,因為低頻訊號在整個週期內都存在。

小波變換教程(十二)

原文 譯文 小波變換的數學基礎 二 內積,正交和正交歸一化 如果兩個向量v和w的內積為0,則說它們是正交的 式3.6 類似的,如果兩個函式的內積也為0,則可以說兩個函式是正交的 式3.7 如果乙個向量序列互相對偶正交,並且模都為1,那麼就說它們是正交歸一化的。如下式 式3.8 類似的,乙個函式序列p...

小波變換教程 十四

原文 譯文 小波合成 如果滿足式3.18所示的條件,則cwt為可逆變換。幸運的是,這並不是乙個非常苛刻的條件。只要滿足式3.18所示的條件,即便基函式並不是歸一化正交基。由小波係數計算原始訊號值的小波重構過程可用如下公式計算 式 3.17 逆連續小波變換 其中 c psi為與所用小波有關的常數。這個...

小波變換 小波變換入門 haar小波

小波可以認為是乙個帶通濾波器,只允許頻率和小波基函式頻率相近的訊號通過。小波變換的基本思想是用一組小波函式和基函式表示乙個函式或者訊號。首先,以haar小波變換過程為例來理解小波變換。例 求只有4個畫素 9 7 3 5 的影象的哈爾小波變換係數。計算步驟如下 步驟2 求差值 differencing...