主要内容

最大重复离散小波变换

最大重叠离散小波变换

描述

例子

w= modwt (x返回的最大重叠离散小波变换(MODWT)xx可以是实值或复数向量或矩阵。如果x是一个矩阵,最大重复离散小波变换对列进行操作x最大重复离散小波变换计算小波变换到下一级地板(log2(长度(x)))如果x是一个向量地板(log2(尺寸(x,1)))如果x是一个矩阵。默认情况下,最大重复离散小波变换使用具有四个消失矩的Daubechies最小非对称小波(“sym4”)和定期边界处理。

例子

w= modwt (xwname使用正交小波,wname,用于MODWT。

例子

w= modwt (x瞧,嗨使用缩放过滤器,,以及小波滤波器,,以计算MODWT。这些滤波器必须满足正交小波的条件。不能同时指定两者wname还有一对滤光片,

例子

w= modwt (___列弗将MODWT计算到指定级别,列弗,使用前面语法中的任何参数。

例子

w= modwt (___、“反射”)使用反射边界处理计算MODWT。其他输入可以是以前语法中的任何参数。在计算小波变换之前,最大重复离散小波变换在终端对称地将信号扩展到信号长度的两倍最大重复离散小波变换返回值等于输入信号长度的两倍。缺省情况下,信号是周期性扩展的。

必须输入整个字符向量“反射”.如果你添加一个小波“反射”使用小波管理器时,必须在使用此选项之前重命名该小波。“反射”可以放置在输入参数列表中的任何位置后x

例子

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使用默认值获取心电图(ECG)信号的MODWTsym4小波下降到最大水平。数据取自Percival & Walden(2000),第125页(数据最初由华盛顿大学的William Constantine和Per Reinhall提供)。

负载wecg;wtecg = modwt (wecg);谁wtecg
名称大小字节类属性wtecg 12x2048 196608双精度

前11行wtecg小波系数是否适用于尺度 2 1 2 1 1 .最后一行包含按比例缩放的比例系数 2 1 1 . 绘制比例的细节(小波)系数 2 3.

:情节(wtecg(3))标题(“3级小波系数”

图中包含一个轴对象。标题为Level 3小波系数的轴对象包含一个类型为line的对象。

得到南方涛动指数的MODWT值db2小波下降到最大水平。

负载soi; wsoi=modwt(soi,“db2”);

获得德国马克-美元汇率数据的MODWT使用Fejer-Korovkin长度8尺度和小波滤波器。

负载DM_USD;[Lo,Hi]=wFilter(“fk8”); wdm=modwt(德国马克/美元,低,高);

按比例获得ECG信号的MODWT 2 4 ,相当于第4级。使用默认的sym4小波数据取自珀西瓦尔和沃尔登(2000),P.125(William Constantine和Pr.ReNeHeld,华盛顿大学最初提供的数据)。

负载wecg;wtecg = modwt (wecg 4);谁wecgwtecg
名称大小字节类属性wecg 2048x1 16384 double wtecg 5x2048 81920 double

的行大小wtecg是L+1,在本例中,level (L)是4。列的大小与输入样本的数量相匹配。

使用反射边界处理获得心电信号的MODWT。使用默认的sym4小波变换,并将其转换为4级。数据取自珀西瓦尔和沃尔登(2000),P.125(William Constantine和Pr.ReNeHeld,华盛顿大学最初提供的数据)。

负载wecgwtecg=modwt(wecg,4,“反射”);谁wecgwtecg
名称大小字节类属性wecg 2048x1 16384 double wtecg 5x4096 163840 double

wtecg有4096列,是输入信号长度的两倍,wecg

加载23通道EEG数据Espiga3[3].通道按柱状排列。采样频率为200hz。

负载Espiga3

计算最大重叠离散小波变换至最大水平。

wt = modwt (Espiga3);

获得信号能量的平方,并将其与所有级别的小波系数求和得到的能量平方进行比较。使用对数平方能量,因为在一个分量中能量不成比例的大。

sigN2 = vecnorm (Espiga3)。^ 2;wtN2 =总和(挤压(vecnorm (wt 2 2)。^ 2));栏(收、日志(sigN2))散射(收、日志(wtN2),“填充”“SizeData”, 100)α(0.75)传说(“信号能量”“小波系数中的能量”...“位置”“西北”)包含(“频道”) ylabel (‘ln(平方能量)’

图中包含一个轴对象。axis对象包含两个类型为bar, scatter的对象。这些对象代表信号能量,小波系数中的能量。

这个例子演示了MODWT和MODWTMRA函数之间的区别。MODWT将信号的能量划分为细节系数和比例系数。MODWTMRA将信号投射到小波子空间和缩放子空间上。

选择sym6小波。加载和绘制心电图(ECG)信号。ECG信号的采样频率为180赫兹。数据取自珀西瓦尔和Walden(2000),P.125(原始数据由William Constantine和Pern RealHurd,华盛顿大学提供)。

负载wecgt=(0:numel(wecg)-1)/180;wv=“sym6”;情节(t, wecg)网格头衔(['信号长度= 'num2str(元素个数(wecg))))包含(“时间(s)”) ylabel (“振幅”

图中包含一个轴对象。标题信号长度为2048的轴对象包含类型为line的对象。

取信号的MODWT。

西弗吉尼亚州wtecg = modwt (wecg);

输入数据是函数的样本 f x 评估在 N 许多的时间点。该函数可以表示为尺度函数的线性组合 ϕ x 和小波 ψ x 在不同的规模和翻译: f x k 0 N - 1 c k 2 - J 0 / 2 ϕ 2 - J 0 x - k + j 1 J 0 f j x 在哪里 f j x k 0 N - 1 d j k 2 - j / 2 ψ 2 - j x - k J 0 是小波分解的层数。第一个和是信号的粗尺度近似值,而 f j x 是连续尺度上的细节。MODWT返回 N -多系数 c k J 0 × N -多细节系数 d j k 的扩张。在每一行wtecg包含不同尺度的系数。

当对一个长度信号进行MODWT时 N ,有 地板上 日志 2 N -多个分解级别(默认)。每一层都产生详细系数。缩放系数只在最终关卡返回。在这个例子中,since N 2 0 4 8 J 0 地板上 日志 2 2 0 4 8 1 1 和行数wtecg J 0 + 1 1 1 + 1 1 2

MODWT将能量划分为不同的尺度和比例系数: | | X | | 2 j 1 J 0 | | W j | | 2 + | | V J 0 | | 2 在哪里 X 为输入数据, W j 细节系数是否为比例系数 j , V J 0 是最后一级的比例系数。

计算每个刻度的能量,并计算它们的总和。

energy_by_scales = (wtecg。^ 2,2)总和;水平= {“D1”“D2”“D3”“D4”“D5”“D6”“D7”D8的“D9”“D10”“这里”“A11”};energy_table =表(水平,energy_by_scales);disp (energy_table)
(UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU的的的的规模规模规模规模规模规模规模规模的规模的规模的规模的规模的规模的规模的规模的规模的规模的规模的规模(规模的规模))的规模的规模的规模的UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU-3.4192
energy_total = varfun (@sum energy_table (:, 2))
energy_total =表格按比例计算的总能量298.28

通过计算信号的能量,并将其与所有尺度上的能量之和进行比较,确定MODWT是节能的。

energy_ecg =总和(wecg。^ 2);马克斯(abs (energy_total.sum_energy_by_scales-energy_ecg))
ans = 7.4402平台以及

取信号的MODWTMRA。

西弗吉尼亚州mraecg = modwtmra (wtecg);

MODWTMRA返回函数的投影 f x 到各种子空间和最终尺度空间。也就是MODWTMRA返回 k 0 N - 1 c k 2 - J 0 / 2 ϕ 2 - J 0 x - k J 0 许多 f j x 评估在 N 许多的时间点。在每一行磁共振心电图 f x 这意味着可以通过添加所有投影来恢复原始信号。这是在MODWT的情况下为true。把系数加进去wtecg恢复原始信号。

选择一个时间点,添加投影 f x 在那个时间点进行评估,并与原始信号进行比较。

时间点=1000;绝对值(总和(mraecg(:,时间点))-wecg(时间点))
ans = 3.0846 e-13

确认,与MODWT不同,MODWTMRA不是一种能量保存转换。

能量=总和(wecg.^2);能量(mra)标度=总和(mraeg.^2,2);能量=总和(能量标度);最大值(abs(能量-mra-能量-ecg))
ans = 115.7053

MODWTMRA是信号的零相位滤波。功能将按时间顺序排列。通过绘制原始信号和其中一个投影来证明这一点。为了更好地说明对齐方式,请放大。

情节(t, wecg“b”)举行:情节(t, mraecg (4),“- - -”)举行网格传说xlim (8 [4]) (“信号”“投影”“位置”“西北”)包含(“时间(s)”) ylabel (“振幅”

图中包含一个轴对象。轴对象包含两个类型为line的对象。这些对象代表信号,投影。

用相同比例的MODWT系数做一个类似的图。注意,特性不会是时间对齐的。MODWT是输入的零相位滤波。

情节(t, wecg“b”)举行图(t,wtecg(4,:),“- - -”)举行网格传说xlim (8 [4]) (“信号”“系数”“位置”“西北”)包含(“时间(s)”) ylabel (“振幅”

图中包含一个轴对象。轴对象包含两个类型为line的对象。这些对象代表信号,系数。

输入参数

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输入信号,指定为向量或矩阵。如果x是一个向量,x必须至少有两个元素。如果x是矩阵的行维数x必须至少为2。

数据类型:|双重的
复数的支持:金宝app

分析小波,具体如下:

  • “哈雾”——Haar小波

  • “dbN-极值相位Daubechies小波N消失的时刻,N是一个从1到45的正整数。

  • “信谊N- Symlets小波与N消失的时刻,N是一个从2到45的正整数。

  • “头巾N- Coiflets小波与N消失的时刻,N是从1到5的正整数。

  • 'fkN- Fejér-Korovkin小波与N系数,N = 4,6,8,14,1822

过滤器,指定为一对偶数长度实值向量。是缩放过滤器吗为小波滤波器。滤波器必须满足正交小波的条件。的长度必须平等。看见wfilters额外的信息。不能同时指定两个小波wname和过滤两瞧,嗨

转换级别,指定为小于或等于的正整数楼层(log2(N))哪里N =长度(x)如果x是一个向量,或者N =大小(x, 1)如果x是一个矩阵。如果未指定的,列弗默认为楼层(log2(N))

输出参数

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矩阵的MODWT变换xw包含的小波系数和末级尺度系数x.如果x是一个向量,w是一个列弗+ 1 -N矩阵。如果x是一个矩阵,w是一个列弗+ 1 -N-借-数控数组,数控列数是多少xN等于输入信号长度,除非你指定“反射”边界处理,在这种情况下N是输入信号长度的两倍。的k数组的第四行,w,包含尺度2的小波系数k(小波尺度2k-1)).最后,(列弗+1) 第th行包含比例2的比例系数列弗

算法

MODWT的标准算法直接在时域中实现循环卷积。MODWT的这种实现在傅里叶域中执行循环卷积。通过采用离散傅里叶逆变换(DFT)计算j级的小波和尺度滤波器系数指DFT的乘积。乘积中的DFT是信号的DFT和信号的DFTj水平小波或缩放滤波器。

HkGk表示长度N分别采用小波变换和尺度变换滤波器。让j表示水平和N表示样本量。

j级小波滤波器定义为

1 N k 0 N 1 H j k e 2 π n k / N

在哪里

H j k H 2 j 1 k 摩登派青年 N 0 j 2 G 2 k 摩登派青年 N

j第四级缩放过滤器为

1 N k 0 N 1 G j k e 2 π n k / N

在哪里

G j k 0 j 1 G 2 k 摩登派青年 N

参考文献

[1] 珀西瓦尔、唐纳德B.和安德鲁T.沃尔登。时间序列分析的小波方法.统计和概率数学的剑桥系列。剑桥 ;纽约:剑桥大学出版社,2000。

帕西瓦尔,唐纳德·B.和哈罗德·o·莫夫杰尔德。用小波分析潮下海岸海平面波动。美国统计协会杂志92,第439号(1997年9月):868-80。https://doi.org/10.1080/01621459.1997.10474042.

[3] 梅萨,赫克托。“用于模式检测的自适应小波”,摘自模式识别、图像分析及应用研究进展,由阿尔贝托·桑费利乌和曼努埃尔·拉佐·科尔特斯编辑,3773:933-44。柏林,海德堡:施普林格柏林海德堡,2005年。https://doi.org/10.1007/11578079_96.

扩展功能

介绍了R2015b