このページは前リリースの情报です。该当の英语のページはこのリリースで削除されています。
作业に最适なウェーブレット解析のタイプは,データを使用して何をしたいかによって异なります。このトピックでは1次元データに焦点を当てますが,同じ原则を2次元データに适用することができます。
详细な时间 - 周波数解析の実行が目的の场合,连続ウェーブレット変换(CWT)を选択します。
CWTは,瞬时周波数が急速に増大する信号に关して(双曲线チャープ内など),短时间フーリエ変换(STFT)よりも优れています。
CWTは,非定常信号の过渡特性の位置を特定するのに适しています。
実装に关しては,离散ウェーブレット変换(DWT)よりもCWTの方がより细かくスケールが离散化されます。详细については,连続および离散ウェーブレット変换を参照してください。
データの连続ウェーブレット変换を求めるには,关数英担
を使用します。この关数のwname
引数を使用して,データに最适なウェーブレットのタイプを指定することができます。既定では,英担
は一般化莫尔斯ウェーブレットファミリを使用します。このファミリは2つのパラメーターで定义されます。パラメーターを変更して,よく使用される多くのウェーブレットを再作成することができます。
ウェーブレット | 特徴 | wname |
---|---|---|
一般化莫尔斯ウェーブレット | 2つのパラメーターを変化させ,时间と周波数の拡散を変更することができる | “摩斯” (既定の设定) |
解析的な的Morlet(ガボール)ウェーブレット | 时间と周波数における等分散 | “阿穆尔” |
凹凸ウェーブレット | 时间の分散が広く,周波数の分散が狭い | '磕碰' |
表に示しているウェーブレットはすべて解析的です解析的なウェーブレットとは片侧スペクトルを持つウェーブレットであり,时间领域において复素数値ですこれらのウェーブレットは,CWTを使用して时间。 - 周波数解析を求めるのに适しています。ウェーブレット系数は复素数値であるため,CWTは位相情报を提供します。英担
は,解析的なウェーブレットと反解析的なウェーブレットをサポートします。详细については,CWTによる时间 - 周波数解析を参照してください。
多重解像度解析(MRA)では,连続するスケールで逼近间の差分を记录しながら,徐々に粗いスケールで信号を近似します。信号の离散ウェーブレット変换(DWT)を行うことで,逼近と差分を作成します.DWTは,多数の自然信号のスパース表现を提供します.Approximationは,スケーリング关数のスケーリングおよび平行移动済みコピーと信号を比较することで形成されます。连続するスケール间の差分(详细とも呼ばれる)は,ウェーブレットのスケーリングおよび平行移动済みコピーを使用して得られます。日志2
スケールでは,连続するスケール间の差分は常に1です.CWTの场合は,连続するスケール间の差分はより细かくなります。
MRAの生成时は,スケールを増加させるたびに逼近を系数2でサブサンプリング(间引き)することも,あるいはサブサンプリングしないこともできます。どちらのオプションにも利点と欠点があります。サブサンプリングする场合,结果的に元の信号と同じ数のウェーブレット系数になります。间引きDWTでは,平行移动はスケールの整数倍です。非间引きDWTの场合,平行移动は整数シフトです。非间引きDWTは,元のデータの冗长表现を提供しますが,CWTほど冗长ではありません。用途はウェーブレットの选択だけでなく,使用するDWTのバージョンにも影响します。
解析段阶でエネルギーを维持することが重要である场合,直交ウェーブレットを使用しなければなりません。直交変换ではエネルギーが维持されます。コンパクトサポートを持つ直交ウェーブレットの使用を検讨してください.Haarウェーブレットを除いて,コンパクトサポートを持つ直交ウェーブレットは対称ではないことに注意してください。关连するフィルターは非线形位相を持っています。次の表に,サポートされる直交ウェーブレットを示します。すべての离散ウェーブレット変换关数でwname
引数を使用することで,データに最适なウェーブレットのタイプを指定することができます。すべてのウェーブレットファミリ名については,wavemngr( '读')
を参照してください。
直交ウェーブレット | 特徴 | wname | 参考 |
---|---|---|---|
coiflet小波 | スケーリング关数とウェーブレットには同じ数の消失モーメントがある | 'coifN' (次の场合)N = 1,2,...,5 |
N / A |
的Daubechies | 非线形位相。サポートの开始付近にエネルギーが集中 | “大北农” (次の场合)N = 1,2,...,45 |
dbaux (极値位相ウェーブレット系数) |
费耶尔-Korovkin | 有效なスケーリングフィルターと理想的な正弦ローパスフィルターの间の差异を最小化するために作成されたフィルター。特に离散(间引きおよび非间引き)ウェーブレットパケット変换で役立つ。 | 'FKN' (次の场合)N = 4,6,8,14,18,22 |
N / A |
哈尔 | 対称.Daubechiesの特殊なケース。エッジ検出で役立つ | “哈尔” ('DB1' ) |
N / A |
Symlet | 最小非対称。ほぼ线形位相 | 'symN' (次の场合)N = 2,3,...,45 |
symaux ,至少不对称小波和相 |
waveinfo
を使用して,个々のウェーブレットファミリの详细について学习します。たとえば,waveinfo( 'DB')
です。
境界の歪みへの対处方法によっては,DWTは解析段阶でエネルギーを保存しない可能性があります。详细については,dwtmode
および边框效果を参照してください。最大重复离散ウェーブレット変换MODWT
および最大重复离散ウェーブレットパケット変换MODWPT
はエネルギーを保存します。ウェーブレットパケット分解wpdec
はエネルギーを保存しません。
近接した特徴を検出する场合は,哈尔
,DB2
,SYM2
といったサポートの小さいウェーブレットを选択します。ウェーブレットのサポートは,対象の特徴を区别できるくらい小さくなければなりません。サポートの大きいウェーブレットは,近接する特徴を検出するのが困难である倾向があります。サポートの大きいウェーブレットを使用すると,结果的に个々の特徴を区别しない系数になる可能性があります。例については,ノイズの多いデータに対するウェーブレットサポートの影响を参照してください。データがもつ过渡特性の间隔がまばらである场合,サポートの大きいウェーブレットを使用することができます。
分散分析の実施が目的の场合,最大重复离散ウェーブレット変换(MODWT)がタスクに适しています.MODWTは标准DWTの一种です。
MODWTは,解析段阶でエネルギーを保存します。
MODWTは,スケール全体で分散を分割します。例については,财务数据的小波分析と小波检测的Changepointを参照してください。
MODWTには,Daubechies小ウェーブレットやSymletといった直交ウェーブレットが必要です。
MODWTはシフト不変の変换です。入力データをシフトすると,ウェーブレット系数が同じだけシフトします。间引きDWTはシフト不変ではありません。入力をシフトすると系数が変更され,スケール全体でエネルギーを再分布できます。
详细については,MODWT
およびmodwtmra
を参照してください。MODWTとMODWTMRAの比较も参照してください。
ウェーブレットの正规直交ファミリを使用して信号の间引きDWT(wavedec
)を行うと,信号の最小冗长表现が提供されます。スケール内およびスケール全体のウェーブレットにオーバーラップが存在しません。系数の数は信号サンプルの数と等しくなります。认识されていない特徴を削除するときは,最小冗长表现が圧缩に适しています。
信号のCWTは,冗长性の高い信号表现を提供します。スケール内およびスケール全体のウェーブレット间に大きなオーバーラップが存在します。また,スケールの细かな离散化を考虑すると,CWTの计算とウェーブレット系数の保存にかかるコストはDWTよりも大幅に高くなります。最大重复DWT(MODWT
)も冗长な変换ですが,冗长性系数はCWTよりも大幅に少ないのが一般的です。冗长性は,周波数ブレークポイントやその他の过渡イベントなど,调べたい信号の特性と特徴を补强する倾向があります。
作业で最小限の冗长性を使用して信号を表现する必要がある场合は,wavedec
を使用します。作业で冗长表现が必要な场合は,MODWT
またはMODWPT
を使用します。例については,周波数ブレークの连続および离散ウェーブレット解析を参照してください。
Symletや的Daubechiesウェーブレットなどの直交ウェーブレットは信号のノイズ除去に适しています。双直交ウェーブレットはイメージ处理にも适しています。双直交ウェーブレットフィルターには,イメージ处理にとって非常に重要な线形位相があります。双直交ウェーブレットフィルターを使用しても,イメージの视覚的な歪みは発生しません。
直交変换ではホワイトノイズに色を付けません。ホワイトノイズが入力として直交変换に提供された场合,出力はホワイトノイズになります。双直交ウェーブレットを使用してDWTを実行すると,ホワイトノイズに色が付きます。
直交変换ではエネルギーが维持されます。
ウェーブレットファミリが直交かどうかを确认するには,waveinfo
を使用します。たとえば,waveinfo( '符号')
です。
sym4
ウェーブレットは,关数wdenoise
およびウェーブレット信号デノイザーアプリで使用される既定のウェーブレットです。
作业に信号またはイメージの圧缩が含まれる场合,双直交ウェーブレットを使用することを検讨してください。次の表に,コンパクトサポートをもつサポート対象の双直交ウェーブレットを示します。すべての离散ウェーブレット変换关数でwname
引数を使用することで,データに最适な双直交ウェーブレットを指定することができます。
双直交ウェーブレット | 特徴 | wname |
---|---|---|
双直交スプライン | コンパクトサポート,対称フィルター,线形位相 | 'biorNr.Nd' 。NR と钕 は,それぞれ再构成フィルターと分解フィルターの消失モーメントの数です。サポートされる値については,waveinfo( 'bior') を参照してください。 |
逆双直交スプライン | コンパクトサポート,対称フィルター,线形位相 | 'rbioNd.Nr' 。NR と钕 は,それぞれ再构成フィルターと分解フィルターの消失モーメントの数です。サポートされる値については,waveinfo( 'rbio') を参照してください。 |
スケーリング关数とウェーブレットのペアが2つあると圧缩に役立ちます(1つのペアは解析用,もう1つのペアは合成用)。
双直交ウェーブレットフィルターは対称で,线形位相があります。
解析に使用されるウェーブレットは复数の消失モーメントをもつことができます。ñ
个の消失モーメントをもつウェーブレットは,次数がN-1
の多项式に直交します。多数の消失モーメントをもつウェーブレットを使用すると,有意なウェーブレット系数が少なくなります。圧缩が改善されます。
合成に使用される双対ウェーブレットは,より适切な正则性をもつことができます。再构成后の信号は平滑化されています。
合成フィルターよりも消失モーメントが少ない解析フィルターを使用すると,圧缩に悪影响を与えることがあります。例については,双直交ウェーブレットを使用したイメージの再构成を参照してください。
双直交ウェーブレットを使用している场合は,エネルギーは解析段阶で保存されません。详细については,正交和双正交滤波器组を参照してください。
ウェーブレットにはその动作を制御する性质があります。何をするかに応じて,一部の性质がより重要になる可能性があります。
ウェーブレットが直交である场合,ウェーブレット変换ではエネルギーが维持されます.Haarウェーブレットを除いて,コンパクトサポートをもつどの直交ウェーブレットも対称ではありません。关连するフィルターは非线形位相をもっています。
ñ
个の消失モーメントをもつウェーブレットは,次数がN-1
の多项式に直交します。例については,ウェーブレットと消失モーメントを参照してください。消失モーメントの数とウェーブレットの振动には缓やかな关系があります。ウェーブレットがもつ消失モーメントの数が多いほど,ウェーブレットが振动する回数が増えます。
多くのウェーブレットの名前は,消失モーメントの数から派生します。たとえば,DB6
は6个の消失モーメントをもつ的Daubechiesウェーブレットであり,SYM3
は3个の消失モーメントをもつsymletです.Coifletウェーブレットの场合,coif3
は6个の消失モーメントをもつCoiflet小波です.Fejér-Korovkinウェーブレットの场合,FK8
は长さ8のフィルターをもつ费耶尔-Korovkinウェーブレットです。双直交ウェーブレット名は,解析ウェーブレットと合成ウェーブレットがそれぞれもつ消失モーメントの数から派生します。たとえば,bior3.5
は合成ウェーブレットに3个の消失モーメント,解析ウェーブレットに5个の消失モーメントをもつ双直交ウェーブレットです。详细については,waveinfo
とwavemngr
を参照してください。
消失モーメントの数はウェーブレットのサポートにも影响します.Daubechies氏は,ñ
个の消失モーメントをもつウェーブレットには少なくとも长さ2N-1
のサポートがなければならないことを证明しました。
正则性は,关数がもつ连続导关数の数に关连します。直感的に,正则性は平滑度の尺度であると见なすことができます。データの急激な変化を検出するために,ウェーブレットは十分に正则でなければなりません。ウェーブレットがñ
个の连続导关数をもつには,ウェーブレットには少なくともN + 1
个の消失モーメントが必要です。例については,不连続部分および不连続点の検出を参照してください。过渡特性が少なく比较的滑らかなデータである场合,より正则なウェーブレットの方が作业に适している可能性があります。
dwtmode
|waveinfo
|wavemngr
|wdenoise
|ウェーブレット信号デノイザー