主要内容

modwtmra

基于MODWT的多分辨率分析

描述

例子

mra= modwtmra(W.返回最大重叠离散小波变换(MODWT)矩阵的多分辨率分析(MRA),W..modwt矩阵,W.的输出modwt功能。默认情况下,modwtmra假设你获得了W.使用'符号4'小波与周期边界处理。

例子

mra= modwtmra(W.Wname.使用对应的小波构造MRAWname..这Wname.小波必须与获取mod小波的小波相同。

例子

mra= modwtmra(W.罗,嗨使用缩放滤波器构造MRAlo和小波滤波器你好.这lo你好过滤器必须是用于获取MODWT的相同过滤器。

例子

mra= modwtmra(___,'反射')使用来自先前语法的任何参数,使用反射边界条件在MRA的构造中。如果您指定'反射'modwtmra假设列尺寸W.均匀,等于原始信号的长度的两倍。

您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'之后可以放置在输入参数列表中的任何位置X.默认情况下,modwtmra使用边界处的周期性扩展。

例子

全部收缩

获取简单的时序信号的ModWTMRA,并展示完美的重建。

创建时间序列信号

t = 1:10;x =罪(2 *π* 200 * t);

获取MODWT和MODWTMRA,并将MODWTMRA行相加。

m = modwt (x);mra = modwtmra (m);xrec =总和(mra);

使用绝对值的最大值以显示原始信号与重建之间的差异非常小。最大的绝对值是按顺序排列 1 0. - 2 5. ,显示了完美的重建。

max(abs(x-xrec))
ans = 5.5738e-25

使用该级别将ECG信号的MR构建到四级db2小波。这些数据取自Percival&Walden(2000),第125页(最初由William Constantine和华盛顿大学提供的数据)。心电信号的采样频率是180赫兹。

加载wecg;lev = 4;wtecg = modwt(wecg,'db2'列弗);MRA = MODWTMRA(WTECG,'db2');

绘制ECG波形和MRA。

t =(0:元素个数(wecg) 1) / 180;子图(6,1,1)绘图(T,WECG)为了Kk = 2:lev+2 subplot(6,1, Kk) plot(t,mra(Kk -1,:))结尾包含('时间'')设置(GCF,“位置”,[0 0 500 700])

图中包含6个轴。Axes 1包含一个类型为line的对象。Axes 2包含一个类型为line的对象。Axes 3包含一个类型为line的对象。Axes 4包含一个类型为line的对象。Axes 5包含一个类型为line的对象。Axes 6包含一个类型为line的对象。

构建南部振荡指数数据的多分辨率分析。采样期是一天。绘制与等级相对应的八级细节 2 8. 天。此规模的细节捕获大约一年的规模振荡。

加载所以我wtsoi = modwt(soi);mrasoi = modwtmra(wtsoi);plot(mrasoi(8,:))标题('级别8详细信息'

图包含轴。标题级别8详细信息的轴包含类型线的对象。

使用具有四个系数的最小带宽缩放和小波滤波器获取Deutsch Mark - U.S.美元汇率数据的MRA。

加载dm_usd.;Lo = [0.4801755, 0.8372545, 0.2269312, -0.1301477];你好= qmf (Lo);wdm = modwt (DM_USD,嗨);mra = modwtmra (wdm,嗨);

使用以下方法获取ECG信号的MRA'反射'边界处理。这些数据取自Percival&Walden(2000),第125页(最初由William Constantine和华盛顿大学提供的数据)。

加载wecg;wtecg = modwt(wecg,'反射');MRA = MODWTMRA(WTECG,'反射');

表明,MRA中的列数等于原始信号中的元素数。

Isequal(大小(MRA,2),NUMER(WECG))
ans =.逻辑1

加载23通道脑电图数据Espiga3.[3].通道被排列为明智。数据以200 Hz进行采样。

加载Espiga3.

获得多功能的MRA。

w = modwt(espiga3);mra = modwtmra(w);

此示例展示了Modwt和ModWtmra函数之间的差异。MODWT将信号的能量分区,跨细节系数和缩放系数。ModWTMRA将信号投影到小波子空间和缩放子空间上。

选择符号6.小波。加载并绘制心电图信号。心电信号的采样频率是180赫兹。数据取自Percival和Walden(2000),第125页(数据最初由华盛顿大学的William Constantine和Per Reinhall提供)。

加载wecgt =(0:元素个数(wecg) 1) / 180;西弗吉尼亚州='符号6';绘图(T,WECG)网格标题(['信号长度=',num2str(numel(wecg))] xlabel('时间'')ylabel(“振幅”

图包含轴。具有标题信号长度= 2048的轴包含类型线的对象。

采用信号的modwt。

WTECG = MODWT(WECG,WV);

输入数据是函数的样本 F X 评估 N. - 伟大的时间点。该功能可以表示为缩放功能的线性组合 ϕ X 和小波 ψ X 在不同的尺度和翻译时: F X = σ. K. = 0. N. - 1 C K. 2 - j 0. / 2 ϕ 2 - j 0. X - K. + σ. j = 1 j 0. F j X 在哪里 F j X = σ. K. = 0. N. - 1 D. j K. 2 - j / 2 ψ 2 - j X - K. j 0. 为小波分解的层数。第一个和是信号的粗尺度近似,而 F j X 是连续秤的细节。modwt返回 N. 许多系数 { C K. } j 0. × N. 许多细节系数 { D. j K. } 扩张。每一行WTECG.包含不同尺度的系数。

当拍摄长度的MODWT时 N. , 有 地面 日志 2 N. - 申请分解级别(默认情况下)。详细系数在每个级别产生。缩放系数仅返回最终级别。在这个例子中,自从 N. = 2 0. 4. 8. j 0. = 地面 日志 2 2 0. 4. 8. = 1 1 和行的行数WTECG. j 0. + 1 = 1 1 + 1 = 1 2

Modwt将能量分区各种刻度和缩放系数: | | X | | 2 = σ. j = 1 j 0. | | W. j | | 2 + | | V. j 0. | | 2 在哪里 X 是输入数据, W. j 是规模的细节系数 j , 和 V. j 0. 是最终级别的缩放系数。

计算每种比例的能量,评估它们的总和。

Energy_by_scales = sum(wtecg。^ 2,2);级别= {“D1”“D2”'d3''d4''D5''D6''D7''d8''d9''D10''D11''a11'};energy_table =表(水平,energy_by_scales);disp (energy_table)
水平energy_by_scales  _______ ________________ {' D1} 14.063 20.612{“D2”}{D3的}37.716 25.123 {D4的}{}“D5”17.437 {D6的}8.9852 1.2906 {D7的}{D8的}4.7278 {D9的}12.205 76.428 {D10的}{‘这里’}76.268 3.4192{“A11”}
Energy_total = varfun(@ sum,lequence_table(:,2))
Energy_total =.桌子sum_energy_by_scales ____________________ 298.28

通过计算信号的能量并将其与所有尺度的能量的总和进行比较,确认MODWT是能量保留。

energy_ecg =总和(wecg。^ 2);马克斯(abs (energy_total.sum_energy_by_scales-energy_ecg))
ans = 7.4402e-10

拿modwtmra的信号。

mraecg = modwtmra(wtecg,wv);

MODWTMRA返回函数的投影 F X 进入各种小波子空间和最终缩放空间。也就是说,modwtmra返回 σ. 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 N. - 伟大的时间点。每一行Mraecg. F X 到另一个子空间上。这意味着可以通过添加所有投影来恢复原始信号。这是不是在modwt的情况下是真的。添加系数WTECG.不是恢复原始信号。

选择一个时间点,添加投影 F X 在该时间点进行评估并与原始信号进行比较。

time_point = 1000;abs(总和(mraecg (:, time_point)) -wecg (time_point))
ans = 3.0846e-13

确认,与MODWT不同,MODWTMRA不是一种能量保存的变换。

energy_ecg =总和(wecg。^ 2);energy_mra_scales = (mraecg。^ 2,2)总和;energy_mra =总和(energy_mra_scales);马克斯(abs (energy_mra-energy_ecg))
ans = 115.7053.

ModWTMRA是信号的零相滤波。功能将是时间对齐的。通过绘制原始信号和其一个投影来证明这一点。为了更好地说明对齐,放大。

绘图(T,WECG,'B') 抓住plot(t,mraecg(4,:),' - ') 抓住离开网格XLIM([4 8])传奇('信号''投影''地点''西北')xlabel('时间'')ylabel(“振幅”

图包含轴。轴包含2个类型的型号。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是不是输入的零相位滤波。

绘图(T,WECG,'B') 抓住:情节(t, wtecg (4),' - ') 抓住离开网格XLIM([4 8])传奇('信号''系数''地点''西北')xlabel('时间'')ylabel(“振幅”

图包含轴。轴包含2个类型的型号。这些对象表示信号,系数。

输入参数

全部收缩

Modwt将信号或多功能转换为级别lev.,分别指定为矩阵或3-D阵列。W.是一个lev.+ 1乘 -N.用于MODWT的矩阵N.点信号,和一个lev.+ 1乘 -N.——- - - - - -NC.用于modwt的数组N.——- - - - - -NC.multisignal。默认情况下,imodwt假设您使用'符号4'小波与周期边界处理。

数据类型:单身的|
复数支持:金宝app是的

合成小波,指定为字符向量或字符串标量。合成小波必须是用于获得MODWT的相同的小波与modwt功能。

过滤器,指定为一对偶数的实值向量。lo是缩放过滤器,还有缩放过滤器你好是小波过滤器。lo你好必须与分析中使用的过滤器相同吗modwt.过滤器必须满足正交小波的条件。长度的lo你好必须是平等的。看Wfilters.有关其他信息。您无法指定一个小波Wname.和过滤两罗,嗨

缩放滤波器,指定为偶数实值矢量。您可以指定lo除非你没有指定Wname.lo必须是使用相同的缩放滤波器,用于获得modwtmodwt功能。

输出参数

全部收缩

多分辨率分析,以矩阵或三维阵列的形式返回。mra是A.lev.+ 1乘 -N.矩阵或者lev.+ 1乘 -N.——- - - - - -NC.阵列在哪里lev.是modwt的水平和N.是分析信号的长度。这K.TH.rowmra包含详细信息K.TH.等级。这 (lev.+ 1)TH.rowmra包含lev.TH.水平流畅。

默认情况下,mra是否与输入的大小相同W..如果您指定反射边界处理,那么mra与输入有一个半尺寸的一半大小W.

参考文献

Percival, Donald B.和Andrew T. Walden。时间序列分析的小波方法.剑桥系列统计和概率数学。剑桥;纽约:剑桥大学出版社,2000年。

[2] Whitcher, Brandon, Peter Guttorp和Donald B. Percival。协方差小波分析在大气时间序列中的应用地球物理研究杂志:大气105年,没有。2000年6月16日:14941-62。https://doi.org/10.1029/2000JD900110。

[3]梅萨,赫克托。“适应模式检测的小波。”在模式识别,图像分析和应用中的进展,由Alberto Sanfeliu和Manuel LazoCortés编辑,3773:933-44。柏林,海德堡:斯普林克·柏林海德堡,2005。https://doi.org/10.1007/11578079_96。

扩展能力

在R2015B中介绍