主要内容

modwpt

最大重叠离散小波包变换

描述

例子

wpt= modwpt (x返回一维实值信号的最大重叠离散小波包变换(MODWPT)的终端节点,x

请注意

与输入信号相比,MODWPT的输出是延时的。大多数用于获取MODWPT的滤波器都具有非线性相位响应,这使得时间延迟的补偿变得困难。除了Haar小波,这对于所有的正交缩放和小波滤波器都是正确的。可以将系数与信号特征进行时间校准,但结果是近似值,而不是与原始信号的精确校准。MODWPT将能量划分到各个级别的小波包中。所有数据包的能量之和等于输入信号的总能量。MODWPT的输出对于想要分析不同数据包中的能量级别的应用程序非常有用。

MODWPT的详细资料(modwptdetails)是信号零相位滤波的结果。MODWPT细节中的特征与输入信号中的特征完全一致。对于给定的水平,每个样本的细节相加将返回准确的原始信号。MODWPT详细信息的输出对于需要时间对齐的应用程序非常有用,例如非参数回归分析。

例子

wpt= modwpt (xwname属性指定的正交小波滤波器返回MODWPTwname

例子

wpt= modwpt (x返回使用正交缩放过滤器的MODWPT,,小波滤波器,

wpt= modwpt (___列弗以正整数级别返回小波包树的终端节点列弗

例子

wptpacketlevs= modwpt(___的行返回对应于的变换级别的向量wpt

wptpacketlevscfreq= modwpt(___的行对应的近似通带的中心频率wpt

例子

wptpacketlevscfreq能源= modwpt(___返回节点的小波包系数的能量(L2范数的平方)wpt

例子

wptpacketlevscfreq能源relenergy= modwpt(___返回中小波包的相对能量wpt

例子

___= modwpt(___名称,值返回包含一个或多个指定的附加选项的MODWPT名称,值对参数。

例子

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使用默认长度18 Fejer-Korovkin (“fk18”)小波。

负载wecg;WPT = modwpt(wecg);

wpt是一个16乘2048的矩阵,包含小波包变换节点的顺序小波包系数。在本例中,节点位于级别4。每个节点对应一个近似的通带滤波 n f 年代 / 2 5 n + 1 f 年代 / 2 5 ,在那里n= 0,…,15,and f 年代 为采样频率。绘制节点(4,2)处的小波包系数,即节点2的第4级。

:情节(wpt(3))标题(“节点4小波包系数”

图中包含一个轴对象。标题为node4小波包系数的axis对象包含一个类型为line的对象。

利用带有两个消失矩的Daubechies极值相位小波得到南方涛动指数数据的MODWPT (“db2”).

负载soi;Wsoi = modwpt(soi,“db2”);

验证结果转换的大小包含16个节点。每个节点都在单独的行中。

大小(wsoi)
ans =1×212998年16日

使用Fejer-Korovkin长度18缩放和小波滤波器获得心电波形的MODWPT。

负载wecg;[lo,hi] = wfilters(“fk18”);WPT = modwpt(wecg,lo,hi);

使用默认长度18 fejyer - korovkin (“fk18”)小波。提取并绘制第3级节点2的节点系数。

负载wecg;[wpt,packetlevels,cfreq] = modwpt(wecg,“FullTree”,真正的);P3 = wpt(packetlevels==3,:);:情节(p3(3))标题(第3级,节点2小波系数

图中包含一个轴对象。标题为Level 3, Node 2 Wavelet Coefficients的坐标轴对象包含一个类型为line的对象。

3级显示中心频率。

cfreq (packetlevels = = 3,:)
ans =8×10.0312 0.0938 0.1562 0.2188 0.2812 0.3438 0.4062 0.4688

获得并绘制心电波形的MODWPT能量和相对能量。

负载wecg[wpt,~,cfreq,energy,relenergy] = modwpt(wecg);

表明MODWPT能量的和等于原始信号能量的和。总MODWPT能量和信号能量之间的差异很小,可以认为是不显著的。

disp ([MODWPT能量与信号能量之差:num2str(总和(能量)和(wecg ^ 2))))
MODWPT能量与信号能量之差:3.6122e-09

按节点绘制MODWPT能量。

图栏(1:16,能量)xlabel(“节点”) ylabel (“能源”)标题(“节点能源”

图中包含一个轴对象。标题为Energy by Node的axes对象包含一个类型为bar的对象。

disp (['通带总功率:'num2str(能源(1))))
通带总功率:200.8446

绘制相对能量,并显示信号能量在第一通带中的百分比[0,5.6250]。

Figure bar(1:16, reenergy *100) xlabel(“节点”) ylabel (“能量百分比”)标题(“能量相对于节点的信号能量”

图中包含一个轴对象。标题为Energy相对于Signal Energy by Node的axis对象包含一个类型为bar的对象。

disp (['通带信号功率百分比:'num2str (relenergy (1) * 100)])
通带信号功率百分比:67.3352

得到噪声中两个间歇正弦波的时间对齐MODWPT。正弦波频率为150hz和200hz。数据采样频率为1000hz。

Dt = 0.001;T = 0:dt:1-dt;x = cos(2 *π* 150 * t) * (t > = 0.2 & t < 0.4) +罪(2 *π* 200 * t) * 0.6 (t > & t < 0.9);Y = x+0.05*randn(size(t));[wpta,~,Falign] = modwpt(x,“TimeAlign”,真正的);[wptn,~,Fnon] = modwpt(x);

比较不对齐和时间对齐的时频图。

次要情节(2,1,1);轮廓(t, Fnon。* (1 / dt), abs (wptn)。^ 2);网格;ylabel (“赫兹”);标题(“时频图(不结盟)”);次要情节(2,1,2)轮廓(t, Falign。* (1 / dt), abs (wpta)。^ 2);网格;包含(“时间”);ylabel (“赫兹”);标题(“时间-频率图(对齐)”);

图中包含2个轴对象。标题为“时间-频率图(不对齐)”的坐标轴对象1包含一个等高线类型的对象。标题为“时间-频率图(对齐)”的坐标轴对象2包含一个等高线类型的对象。

输入参数

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输入信号,指定为实值行或列向量。x必须至少有两个元素。

数据类型:

分析小波滤波器,指定为a,对应于正交小波。如果指定缩放()和小波()过滤器,modwpt忽略了wname输入。

有效的正交小波族以下列之一开头,后面跟着一个整数,N,例如,sym4.但是,请注意“哈雾”后面不跟整数。

  • “哈雾”- Haar小波,它与Daubechies小波相同,只有一个消失矩,“db1”

  • 的数据库N- Daubechies小波与N消失的时刻

  • “信谊N-符号小波与N消失的时刻

  • “头巾N- Coiflets小波与N消失的时刻

  • 的颗N- Fejer-Korovkin小波N系数

要检查你的小波是否是正交的,使用wavemngr(“类型”,wname)并验证它是否返回1作为小波类型。来确定的有效值N,使用waveinfo,例如,waveinfo(颗)

缩放过滤器,指定为偶数长度实值向量。必须满足生成正交标度函数的必要条件。不能同时指定缩放小波滤波器和wname输入。

小波滤波器,指定为偶数长度实值向量。必须满足生成正交小波的必要条件。不能同时指定缩放小波滤波器和wname输入。

转换级别,指定为小于或等于的正整数地板(log2(元素个数(x)))

名称-值参数

的可选逗号分隔对名称,值参数。的名字参数名称和价值对应的值。的名字必须出现在引号内。您可以以任意顺序指定多个名称和值对参数Name1, Value1,…,的家

例子:“Fulltree”,真的返回完整小波包树

选项返回完整的小波包树,指定为由逗号分隔的对组成“FullTree”,要么真正的.如果你指定,然后modwpt只返回终端(终端级)小波包节点。如果你指定真正的,然后modwpt返回到指定级别的完整小波包树。

例子:“Fulltree”,真的

选项,将小波包系数与信号特征时间对齐,指定为由逗号分隔的对组成“TimeAlign”,要么真正的时间对齐或不对齐

缩放滤波器和小波滤波器都有时滞。循环移动各节点的小波包系数,使信号与小波系数及时对齐。如果要重构信号,如通过使用imodwpt,不要移动系数,因为在反演过程中进行了时间对齐。

例子:“TimeAlign”,真的

输出参数

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小波包树,返回为矩阵,每行包含序列有序的小波包系数。默认情况下,wpt仅包含MODWPT的终端级别。缺省情况下,终端级别为4级或地板(log2(元素个数(x))),以较小者为准。在第四级,wpt是16 ×元素个数x)矩阵。对于整棵树,在水平位置jwpt是2j+ 22 -元素个数x)矩阵,每行包含按级别和索引划分的分组系数。的近似通带n第Th行wpt在层次j n 1 2 j + 1 n 2 j + 1 周期/样品,n= 1, 2,…2j

转换级别,作为向量返回。级别对应于的行wpt.如果wpt只包含终端级系数,packetlevs是一个常数向量,等于终端电平。如果wpt包含完整的小波包表,packetlevs向量是2吗j每个关卡的元素,j.要选择特定级别上的所有小波包节点,请使用packetlevs使用逻辑索引。

近似通带的中心频率wptRows,作为一个向量返回。中心频率以周期/样本为单位。要将单位转换为周期/单位时间,请将其相乘cfreq通过采样频率。

的小波包系数的能量wpt节点,作为向量返回。每一级小波包的能量(L2范数的平方)之和等于信号中的能量。

每一层的相对能量,以矢量形式返回。相对能量是每个小波包中能量的比例,相对于该级别的总能量。每个能级上所有包的相对能量之和等于1。

算法

modwpt执行离散小波包变换,生成序列有序小波包树。比较序列有序树和正常(Paley)有序树。

参考文献

[1]珀西瓦尔,D. B.和A. T.瓦尔登。时间序列分析的小波方法.英国剑桥:剑桥大学出版社,2000年。

[2]瓦尔登,a.t.和A.康特拉斯·克里斯坦。相位校正非拟合离散小波包变换及其在事件时序解释中的应用。伦敦皇家学会学报A.第454卷,1976年,1998年,第2243-2266页。

扩展功能

在R2016a中引入