实验3 一维离散小波变换

实验3  一维离散小波变换
实验3  一维离散小波变换

实验六一维离散小波变换

一.函数介绍

1.单尺度

[cA,cD]=dwt(X,’wname’),单尺度一维小波变换,返回低频和高频系数,其中X――信号名字,wname――小波名字选择

X=idwt(cA,cD,’wname’),单尺度一维小波逆变换。其中cA,cD为小波变换所返回的系数。

2.多尺度

[C,L]=wavedec(X,N,’wname’),多尺度一维小波分解,返回各层低频高频系数,其中X――信号名字,N――分解层数,wname――小波名字选择。

X=wavrec(C,L,’wname’), 一维多尺度小波重构,其中C,L为小波分解所返回的系数

X=Wrcoef(‘type’,C,L,’wname’,N),由一维小波系数进行单支重构。其中C,L为小波分解所返回的系数,重构第N层,’type’=’a’,重构低频,’type’=’d’,重构高频。

Y=Upcoef(O,X,’wname’,N),一维小波系数直接重构。O=’a’,重构低频,O=’d’,重构高频,X――分解时返回系数,N――向上重构层数

A=Appcoef(C,L,’wname’,N),提取一维近似系数。其中C,L为小波分解所返回的系数,N 提取层数。

二.举例

%单尺度

>> load noisbloc;

>> s=noisbloc(1:1024);

>> [cA1,cD1]=dwt(s,'db4');

>> A1=upcoef('a',cA1,'db4',1);

>> D1=upcoef('d',cD1,'db4',1);

>> subplot(4,1,1);plot(s);title('原始信号')

>> subplot(4,1,2);plot(A1);title('低频')

>> subplot(4,1,3);plot(D1);title('高频')

>> s0=idwt(cA1,cD1,'db4');

>> subplot(4,1,4);plot(s0);title('重构信号')

%多尺度

>> s0=idwt(cA1,cD1,'db4');

>> [C,L]=wavedec(s,3,'db4');

>> cA5=appcoef(C,L,'db4',3);

>> A3=wrcoef('a',C,L,'db4',3);

>> D1=wrcoef('d',C,L,'db4',1);

>> D2=wrcoef('d',C,L,'db4',2);

>> D3=wrcoef('d',C,L,'db4',3);

>> figure(2);

>> subplot(4,1,1);plot(A3);title('第三层低频')

>> subplot(4,1,2);plot(D3);title('第三层高频')

>> subplot(4,1,3);plot(D2);title('第二层高频')

>> subplot(4,1,4);plot(D1);title('第一层高频')

>> figure(3);

>> s1=waverec(C,L,'db4');

>> subplot(3,1,1);plot(s);title('原始信号')

>> subplot(3,1,2);plot(s1);title('重构信号')

>> subplot(3,1,3);plot(s-s1);title('误差信号')

三.实验内容

1. 对信号noissin 分别采用图形接口和命令行两种方式进行单尺度小波分解重构和多

尺度小波分解重构层数为4,并显示各层低频高频图形,加以比较。具体格式如上例

2. 定义信号)58sin()12sin()8sin()(t t t t f πππ++=,并用命令行方式对该信号进行

单尺度小波分解重构和多尺度小波分解重构层数为3,

Erdas实验报告

E RDAS实验报告 图像融合实验 数据来源 采用Erdas中examples文件内的2000年Atlanta多光谱TM数据和高清全色Pan数据。两图为同一地区不同坐标影像,故使用前需预处理从而得到实验区域。 目的 多光谱TM数据分辨率较低但包含多波段色彩,而全色Pan数据只包含一层高清影像,为了得到研究区域的高清彩色影像,我们将TM和Pan数据在Erdas2014中进行融合以达到实验目的。 方法 在遥感领域运用较多的融合方法有主成分变换法、比值变换法、小波变换法和HIS变换法。本实验则运用HIS变换法。IHS属于色度空间变换,从多光谱彩色合成影像上分离出代表信息的明度(I)和代表光谱信息的色调(H)、饱和度(S)等3个分量,并采用相同区域的高分辨率全色波段数据代替明度(I)进行空间信息融合。 步骤 1.几何校正 因原始图像空间坐标不同,需选取控制点进行几何校正。本实验校正方法为多项式法,选取6个控制点进行校正,其校正叠加截图如下:

2.叠加剪切 由校正结果可知两图像只有部分区域重合,所以建立AOI对重合区域进行剪切,以得到研究区域,截图如下: 3.重采样 因多光谱图像分辨率较低,像元点较大,若要与全色图融合出高清影像需进行重采样来调整像元大小,以达到与高清图一致。 4.二次剪切 因图为栅格,统一像元后,边缘区必然会有一定的扩展(如下图),虽说扩展的范围较小,但在科研应用方面不符合要求,故须二次剪切。 5.RGB转HIS

TM图像选取前三层再分别赋予蓝、绿、红三色,转化为HIS格式,如下图: 6.直方图匹配 将高清图像直方图以标准图像的直方图为标准作变换,使全色光图和HIS图中I层两图像的直方图相同和近似,从而使两幅图像具有类似的色调和反差,以便作进一步的运算。 7.图像叠加 运用Layer stack功能将全色光高清图和H、S图层进行叠加即所谓的图像融合。它将多波段图层组合到了一起,从而得到新的包含多个有助于研究者使用的多波段影像。 8.IHS转RGB

小波变换程序

小波滤波器构造和消噪程序(2个) 1.重构 % mallet_wavelet.m % 此函数用于研究Mallet算法及滤波器设计 % 此函数仅用于消噪 a=pi/8; %角度赋初值 b=pi/8; %低通重构FIR滤波器h0(n)冲激响应赋值 h0=cos(a)*cos(b); h1=sin(a)*cos(b); h2=-sin(a)*sin(b); h3=cos(a)*sin(b); low_construct=[h0,h1,h2,h3]; L_fre=4; %滤波器长度 low_decompose=low_construct(end:-1:1); %确定h0(-n),低通分解滤波器for i_high=1:L_fre; %确定h1(n)=(-1)^n,高通重建滤波器 if(mod(i_high,2)==0); coefficient=-1; else coefficient=1; end high_construct(1,i_high)=low_decompose(1,i_high)*coefficient; end high_decompose=high_construct(end:-1:1); %高通分解滤波器h1(-n) L_signal=100; %信号长度 n=1:L_signal; %信号赋值 f=10; t=0.001; y=10*cos(2*pi*50*n*t).*exp(-20*n*t); figure(1); plot(y); title('原信号'); check1=sum(high_decompose); %h0(n)性质校验 check2=sum(low_decompose); check3=norm(high_decompose); check4=norm(low_decompose); l_fre=conv(y,low_decompose); %卷积 l_fre_down=dyaddown(l_fre); %抽取,得低频细节 h_fre=conv(y,high_decompose); h_fre_down=dyaddown(h_fre); %信号高频细节 figure(2);

基于小波信号的噪声消除matlab实验报告

南京师范大学物理科学与技术学院 医用电子学论文 论文名称:基于小波变换的心电信号噪声消除 院系:物科院 专业:电路与系统 姓名:聂梦雅 学号: 121002043 指导教师:徐寅林

摘要 以小波变换的多分辨率分析为基础, 通过对体表心电信号(ECG) 及其噪声的分析, 对ECG信号中存在的基线漂移、工频干扰及肌电干扰等几种噪声, 设计了不同的小波消噪算法; 并利用MIT/BIH 国际标准数据库中的ECG 信号和程序模拟所产生的ECG 信号, 分别对算法进行了仿真与实验验证。结果表明, 算法能有效地滤除ECG 信号检测中串入的几类主要噪声, 失真度很小, 可满足临床分析与诊断对ECG 波形的要求。 关键词: ECG 信号, 小波变换, 基线漂移, 工频干扰, 肌电干扰

Abstract We apply the multi-resolution analysis (MRA ) of wavelet transform ( WT ) , which was proposed by Mallat [ 5 ] , to suppress the three main types of noises existing in electrocardiogram ( ECG ) signals : baseline wander, power line interference and electro my ographical interference. We apply Mallat algorithm [ 4 ] to suppress the baseline wander in ECG signals. We apply the sof t-thresholding algorithm, proposed by donohoetal on the basis of MRA of WT , to suppress power line interference in ECG signals. We apply Mallat algorithm and then the algorithm proposed by Donohoetal to suppress the electro my ographical interference in ECG signals ,who sefrequency range varies f rom 5Hz to 2kHz. We performed simulations ,using both ECG signals from MIT/BIH database, and ECG signals generated via computer simulation .The results show that the algorithm can suppress the main no isesexisting in ECG signals efficiently with very little distortion, and can satisfy the requirement s of clinical analysis and diagnosis on ECG waveforms. Key words: ECG (electro cardio gram ) signal, wavelet transform , baseline wander, power line interference , electro my ographical interference

小波变换

《医学图像处理》实验报告 实验十:小波变换 日期: 2014年05月06日 摘要 本次实验的实验目的及主要内容是: 一维小波变换和反变换 二维小波变换和反变换 二维小波细节置零、去噪

一、技术讨论 1.1实验原理 小波变换的原理:是指一组衰减震动的波形,其振幅正负相间变化为零,是具有一定的带宽和中心频率波组。小波变换是用伸缩和平移小波形成的小波基来分解(变换)或重构(反变换)时变信号的过程。不同的小波具有不同带宽和中心频率,同一小波集中的带宽与中心频率的比是不变的,小波变换是一系列的带通滤波响应。它的数学过程与傅立叶分析是相似的,只是在傅立叶分析中的基函数是单频的调和函数,而小波分析中的基函数是小波,是一可变带宽内调和函数的组合。 小波去噪的原理:利用小波变换把含噪信号分解到多尺度中,小波变换多采用二进型,然后在每一尺度下把属于噪声的小波系数去除,保留并增强属于信号的小波系数,最后重构出小波消噪后的信号。其中关键是用什么准则来去除属于噪声的小波系数,增强属于信号的部分。 1.2实验方法 1)dwt函数(实现1-D离散小波变换) [cA,cD]=dwt(X,’wname’)使用指定的小波基函数‘wname’对信号X进行分解,cA和cD分别是近似分量和细节分量; [cA,cD]=dwt(X,Lo_D,Hi_D)用指定的滤波器组Lo_D,Hi_D对信号进行分解 2)idwt函数(实现1-D离散小波反变换) X=idwt(cA,cD,’wname’) X=idwt(cA,cD,Lo_R,Hi_R) X=idwt(cA,cD,’wname’,L) X=idwt(cA,cD,Lo_R,Hi_R,L) 由近似分量cA和细节分量cD经过小波反变换,选择某小波函数或滤波器组,L为信号X中心附近的几个点 3)dwt2函数(实现2-D离散小波变换) [cA,cH,cV,cD]=dwt2(X,’wname’) [cA,cH,cV,cD]=dwt2(X,’wname’) cA近似分量,cH水平细节分量,cV垂直细节分量,cD对角细节分量 4)idwt2函数(实现2-D离散反小波变换) X=idwt2(cA,cH,cV,cD,’wname’) X=idwt2(cA,cH,cV,cD,Lo_R,Hi_R) X=idwt2(cA,cH,cV,cD,’wname’,S) X=idwt2(cA,cH,cV,cD,Lo_R,Hi_R,S)

用matlab小波分析的实例

1 绪论 1.1概述 小波分析是近15年来发展起来的一种新的时频分析方法。其典型应用包括齿轮变速控制,起重机的非正常噪声,自动目标所顶,物理中的间断现象等。而频域分析的着眼点在于区分突发信号和稳定信号以及定量分析其能量,典型应用包括细胞膜的识别,金属表面的探伤,金融学中快变量的检测,INTERNET的流量控制等。 从以上的信号分析的典型应用可以看出,时频分析应用非常广泛,涵盖了物理学,工程技术,生物科学,经济学等众多领域,而且在很多情况下单单分析其时域或频域的性质是不够的,比如在电力监测系统中,即要监控稳定信号的成分,又要准确定位故障信号。这就需要引入新的时频分析方法,小波分析正是由于这类需求发展起来的。 在传统的傅立叶分析中,信号完全是在频域展开的,不包含任何时频的信息,这对于某些应用来说是很恰当的,因为信号的频率的信息对其是非常重要的。但其丢弃的时域信息可能对某些应用同样非常重要,所以人们对傅立叶分析进行了推广,提出了很多能表征时域和频域信息的信号分析方法,如短时傅立叶变换,Gabor变换,时频分析,小波变换等。其中短时傅立叶变换是在傅立叶分析基础上引入时域信息的最初尝试,其基本假定在于在一定的时间窗内信号是平稳的,那么通过分割时间窗,在每个时间窗内把信号展开到频域就可以获得局部的频域信息,但是它的时域区分度只能依赖于大小不变的时间窗,对某些瞬态信号来说还是粒度太大。换言之,短时傅立叶分析只能在一个分辨率上进行。所以对很多应用来说不够精确,存在很大的缺陷。 而小波分析则克服了短时傅立叶变换在单分辨率上的缺陷,具有多分辨率分析的特点,在时域和频域都有表征信号局部信息的能力,时间窗和频率窗都可以根据信号的具体形态动态调整,在一般情况下,在低频部分(信号较平稳)可以采用较低的时间分辨率,而提高频率的分辨率,在高频情况下(频率变化不大)可以用较低的频率分辨率来换取精确的时间定位。因为这些特定,小波分析可以探测正常信号中的瞬态,并展示其频率成分,被称为数学显微镜,广泛应用于各个时频分析领域。 全文介绍了小波变换的基本理论,并介绍了一些常用的小波函数,它们的主要性质包括紧支集长度、滤波器长度、对称性、消失矩等,都做了简要的说明。在不同的应用场合,各个小波函数各有利弊。 小波分析在图像处理中有非常重要的应用,包括图像压缩,图像去噪,图像融合,图像分解,图像增强等。文中给出了详细的程序范例,用MATLAB实现了基于小波变换的图像处理。 小波分析在图像处理中有非常重要的应用,包括图像压缩,图像去噪,图像融合,图像分解,图像增强等。文中给出了详细的程序范例,用MATLAB实现了基于小波变换的图像处理。 小波分析在图像处理中有非常重要的应用,包括图像压缩,图像去噪,图像融合,图像分解,图像增强等。文中给出了详细的程序范例,用MATLAB实现了基于小波变换的图像处理。 1.2 傅立叶变换与小波变换的比较 小波分析是傅立叶分析思想方法的发展与延拓。它自产生以来,就一直与傅立叶分析

哈工大小波分析上机实验报告

小波分析上机实验报告 院系:电气工程及自动化学院 学科:仪器科学与技术

实验一小波分析在信号压缩中的应用 一、试验目的 (1)进一步加深对小波分析进行信号压缩的理解; (2)学习Matlab中有关信号压缩的相关函数的用法。 二、相关知识复习 用一个给定的小波基对信号进行压缩后它意味着信号在小波阈的表示相对缺少了一些信息。之所以能对信号进行压缩是因为对于规则的信号可以用很少的低频系数在一个合适的小波层上和一部分高频系数来近似表示。 利用小波变换对信号进行压缩分为以下几个步骤来完成: (1)进行信号的小波分解; (2)将高频系数进行阈值量化处理。对从1 到N 的每一层高频系数都可以选择不同的阈值并且用硬阈值进行系数的量化; (3)对量化后的系数进行小波重构。 三、实验要求 (1)对于某一给定的信号(信号的文件名为leleccum.mat),利用小波分析对信号进行压缩处理。 (2)给出一个图像,即一个二维信号(文件名为wbarb.mat),利用二维小波分析对图像进行压缩。 四、实验结果及程序 (1)load leleccum %将信号装入Matlab工作环境 %设置变量名s和ls,在原始信号中,只取2600-3100个点 s = leleccum(2600:3100); ls = length(s); %用db3对信号进行3级小波分解 [c,l] = wavedec(s, 3, 'db3'); %选用全局阈值进行信号压缩 thr = 35; [xd,cxd,lxd,perf0,perfl2] = wdencmp('gbl',c,l,'db3',3,thr,'h',1); subplot(2,1,1);plot(s); title('原是信号s'); subplot(2,1,2);plot(xd); title('压缩后的信号xd');

小波分解案列(程序)

简介 在数字图像处理中,需要将连续的小波及其小波变换离散化。一般计算机实现中使用二进制离散处理,将经过这种离散化的小波及其相应的小波变换成为离散小波变换(简称DWT)。实际上,离散小波变换是对连续小波变换的尺度、位移按照2的幂次进行离散化得到的,所以也称之为二进制小波变换。 虽然经典的傅里叶变换可以反映出信号的整体内涵,但表现形式往往不够直观,并且噪声会使得信号频谱复杂化。在信号处理领域一直都是使用一族带通滤波器将信号分解为不同频率分量,即将信号f(x)送到带通滤波器族Hi(x)中。 小波分解的意义就在于能够在不同尺度上对信号进行分解,而且对不同尺度的选择可以根据不同的目标来确定。 对于许多信号,低频成分相当重要,它常常蕴含着信号的特征,而高频成分则给出信号的细节或差别。人的话音如果去掉高频成分,听起来与以前可能不同,但仍能知道所说的内容;如果去掉足够的低频成分,则听到的是一些没有意义的声音。在小波分析中经常用到近似与细节。近似表示信号的高尺度,即低频信息;细节表示信号的高尺度,即高频信息。因此,原始信号通过两个相互滤波器产生两个信号。 通过不断的分解过程,将近似信号连续分解,就可以将信号分解成许多低分辨率成分。理论上分解可以无限制的进行下去,但事实上,分解可

以进行到细节(高频)只包含单个样本为止。因此,在实际应用中,一般依据信号的特征或者合适的标准来选择适当的分解层数。 实例 % By lyqmath % DLUT School of Mathematical Sciences 2008 % BLOG:https://www.360docs.net/doc/ce11551407.html,/lyqmath clc; clear all; close all; load leleccum; % 载入信号数据 s = leleccum; Len = length(s); [ca1, cd1] = dwt(s, 'db1'); % 采用db1小波基分解 a1 = upcoef('a', ca1, 'db1', 1, Len); % 从系数得到近似信号 d1 = upcoef('d', cd1, 'db1', 1, Len); % 从系数得到细节信号 s1 = a1+d1; % 重构信号 figure; subplot(2, 2, 1); plot(s); title('初始电源信号'); subplot(2, 2, 2); plot(ca1); title('一层小波分解的低频信息'); subplot(2, 2, 3); plot(cd1); title('一层小波分解的高频信息'); subplot(2, 2, 4); plot(s1, 'r-'); title('一层小波分解的重构信号'); 结果 总结 小波分解可以使人们在任意尺度观察信号,只需所采用的小波函数的尺

小波变换详解

基于小波变换的人脸识别 近年来,小波变换在科技界备受重视,不仅形成了一个新的数学分支,而且被广泛地应用于模式识别、信号处理、语音识别与合成、图像处理、计算机视觉等工程技术领域。小波变换具有良好的时频域局部化特性,且其可通过对高频成分采取逐步精细的时域取样步长,从而达到聚焦对象任意细节的目的,这一特性被称为小波变换的“变聚焦”特性,小波变换也因此被人们冠以“数学显微镜”的美誉。 具体到人脸识别方面,小波变换能够将人脸图像分解成具有不同分辨率、频率特征以及不同方向特性的一系列子带信号,从而更好地实现不同分辨率的人脸图像特征提取。 4.1 小波变换的研究背景 法国数学家傅立叶于1807年提出了著名的傅立叶变换,第一次引入“频率”的概念。傅立叶变换用信号的频谱特性来研究和表示信号的时频特性,通过将复杂的时间信号转换到频率域中,使很多在时域中模糊不清的问题,在频域中一目了然。在早期的信号处理领域,傅立叶变换具有重要的影响和地位。定义信号(t)f 为在(-∞,+∞)内绝对可积的一个连续函数,则(t)f 的傅立叶变换定义如下: ()()dt e t f F t j ωω-? ∞ -∞ += (4-1) 傅立叶变换的逆变换为: ()()ωωπ ωd e F t f t j ? +∞ ∞ -= 21 (4-2) 从上面两个式子可以看出,式(4-1)通过无限的时间量来实现对单个频率

的频谱计算,该式表明()F ω这一频域过程的任一频率的值都是由整个时间域上的量所决定的。可见,式(4-1)和(4-2)只是同一能量信号的两种不同表现形式。 尽管傅立叶变换可以关联信号的时频特征,从而分别从时域和频域对信号进行分析,但却无法将两者有效地结合起来,因此傅立叶变换在信号的局部化分析方面存在严重不足。但在许多实际应用中,如地震信号分析、核医学图像信号分析等,研究者们往往需要了解某个局部时段上出现了哪个频率,或是某个频率出现在哪个时段上,即信号的时频局部化特征,傅立叶变换对于此类分析无能为力。 因此需要一种如下的数学工具:可以将信号的时域和频域结合起来构成信号的时频谱,描述和分析其时频联合特征,这就是所谓的时频局部化分析方法,即时频分析法。1964年,Gabor 等人在傅立叶变换的基础上引入了一个时间局部化“窗函数”g(t),改进了傅立叶变换的不足,形成窗口化傅立叶变换,又称“Gabor 变换”。 定义“窗函数”(t)g 在有限的区间外恒等于零或很快地趋于零,用函数(t )g -τ乘以(t)f ,其效果等同于在t =τ附近打开一个窗口,即: ()()()dt e t g t f G t j f ωττω-+∞ ∞--=?, (4-3) 式(4-3)即为函数f(t)关于g(t)的Gabor 变换。由定义可知,信号(t)f 的Gabor 变换可以反映该信号在t =τ附近的频谱特性。其逆变换公式为: ()()()ττωτωπ ωd G t g e d t f f t j ,21 ? ?+∞ ∞ --- = (4-4) 可见()τω,f G 的确包含了信号(t)f 的全部信息,且Gabor 窗口位置可以随着 τ的变化而平移,符合信号时频局部化分析的要求。 虽然Gabor 变换一定程度上克服了傅立叶变换缺乏时频局部分析能力的不

小波实验报告一维Haar小波2次分解

一、题目:一维Haar 小波2次分解 二、目的:编程实现信号的分解与重构 三、算法及其实现:离散小波变换 离散小波变换是对信号的时-频局部化分析,其定义为:/2200()(,)()(),()()j j Wf j k a f t a t k dt f t L R φ+∞---∞=-∈? 本实验实现对信号的分解与重构: (1)信号分解:用小波工具箱中的dwt 函数来实现离散小波变换,函数dwt 将信号分解为两部分,分别称为逼近系数和细节系数(也称为低频系数和高频系数),实验中分别记为cA1,cD1,它们的长度均为原始信号的一半,但dwt 只能实现原始信号的单级分解。在本实验中使用小波函数db1来实现单尺度小波分解,即: [cA1,cD1]=dwt(s,’db1’),其中s 是原信号;再通过[cA2,cD2]=dwt(cA1,’db1’)进行第二次分解,长度又为cA2的一半。 (2)信号重构:用小波工具箱中的upcoef 来实现,upcoef 是进行一维小波分解系数的直接重构,即: A1 = upcoef('a',cA1,'db1'); D1 = upcoef('a',cD1,'db1')。 四、实现工具:Matlab 五、程序代码: %装载leleccum 信号 load leleccum; s = leleccum(1:3920); %用小波函数db1对信号进行单尺度小波分解 [cA1,cD1]=dwt(s,'db1'); subplot(3,2,1); plot(s); title('leleccum 原始信号'); %单尺度低频系数cA1向上一步的重构信号 A1 = upcoef('a',cA1,'db1'); %单尺度高频系数cD1向上一步的重构信号 D1 = upcoef('a',cD1,'db1'); subplot(3,2,3); plot(A1); title('单尺度低频系数cA1向上一步的重构信号'); subplot(3,2,5); plot(D1); title('单尺度高频系数cD1向上一步的重构信号'); [cA1,cD1]=dwt(cA1,’db1'); subplot(3,2,2); plot(s); title('leleccum 第一次分解后的cA1信号'); %第二次分解单尺度低频系数cA2向上一步的重构信号 A2= upcoef('a',cA2,'db1',2); %第二次分解单尺度高频系数cD2向上一步的重构信号 D2 = upcoef('a',cD2,'db1',2); subplot(3,2,4); plot(A2);

图像处理 实验报告

摘要: 图像处理,用计算机对图像进行分析,以达到所需结果的技术。又称影像处理。基本内容图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用数字摄像机、扫描仪等设备经过采样和数字化得到的一个大的二维数组,该数组的元素称为像素,其值为一整数,称为灰度值。图像处理技术的主要内容包括图像压缩,增强和复原,匹配、描述和识别3个部分。图像处理一般指数字图像处理。 数字图像处理的目的是改善图像的质量,它以人为对象,以改善人的视觉效果为目的。目前,图像处理演示系统应用领域广泛医学、军事、科研、商业等领域。因为数字图像处理技术易于实现非线性处理,处理程序和处理参数可变,故是一项通用性强,精度高,处理方法灵活,信息保存、传送可靠的图像处理技术。本图像处理演示系统以数字图像处理理论为基础,对某些常用功能进行界面化设计,便于初级用户的操作。 设计要求 可视化界面,采用多幅不同形式图像验证系统的正确性; 合理选择不同形式图像,反应各功能模块的效果及验证系统的正确性 对图像进行灰度级映射,对比分析变换前后的直方图变化; 1.课题目的与要求 目的: 基本功能:彩色图像转灰度图像 图像的几何空间变换:平移,旋转,剪切,缩放 图像的算术处理:加、减、乘 图像的灰度拉伸方法(包含参数设置); 直方图的统计和绘制;直方图均衡化和规定化; 要求: 1、熟悉图像点运算、代数运算、几何运算的基本定

义和常见方法; 2、掌握在MTLAB中对图像进行点运算、代数运算、几何运算的方法 3、掌握在MATLAB中进行插值的方法 4、运用MATLAB语言进行图像的插值缩放和插值旋转等 5、学会运用图像的灰度拉伸方法 6、学会运用图像的直方图设计和绘制;以及均衡化和规定化 7、进一步熟悉了解MATLAB语言的应用,将数字图像处理更好的应用于实际2.课题设计内容描述 1>彩色图像转化灰度图像: 大部分图像都是RGB格式。RGB是指红,绿,蓝三色。通常是每一色都是256个级。相当于过去摄影里提到了8级灰阶。 真彩色图像通常是就是指RGB。通常是三个8位,合起来是24位。不过每一个颜色并不一定是8位。比如有些显卡可以显示16位,或者是32位。所以就有16位真彩和32位真彩。 在一些特殊环境下需要将真彩色转换成灰度图像。 1单独处理每一个颜色分量。 2.处理图像的“灰度“,有时候又称为“高度”。边缘加强,平滑,去噪,加 锐度等。 3.当用黑白打印机打印照片时,通常也需要将彩色转成灰白,处理后再打印 4.摄影里,通过黑白照片体现“型体”与“线条”,“光线”。 2>图像的几何空间变化: 图像平移是将图像进行上下左右的等比例变化,不改变图像的特征,只改变位置。 图像比例缩放是指将给定的图像在x轴方向按比例缩放fx倍,在y轴按比例缩放fy倍,从而获得一幅新的图像。如果fx=fy,即在x轴方向和y轴方向缩放的比率相同,称这样的比例缩放为图像的全比例缩放。如果fx≠fy,图像的比例缩放会改变原始图象的像素间的相对位置,产生几何畸变。 旋转。一般图像的旋转是以图像的中心为原点,旋转一定的角度,也就是将图像上的所有像素都旋转一个相同的角度。旋转后图像的的大小一般会改变,即可以把转出显示区域的图像截去,或者扩大图像范围来显示所有的图像。图像的旋转变换也可以用矩阵变换来表示。

振动测试技术模态实验报告

研究生课程论文(2016-2017学年第二学期) 振动测试技术 研究生:

模态试验大作业 0 模态试验概述 模态试验(modal test)又称试验模态分析。为确定线性振动系统的模态参数所进行的振动试验。模态参数是在频率域中对振动系统固有特性的一种描述,一般指的是系统的固有频率、阻尼比、振型和模态质量等。 模态试验中通过对给定激励的系统进行测量,得到响应信号,再应用模态参数辨识方法得到系统的模态参数。由于振动在机械中的应用非常普遍。振动信号中包含着机械及结构的内在特性和运行状况的信息。振动的性质体现着机械运行的品质,如车辆、航空航天设备等运载工具的安全性与舒适性;也反映出诸如桥梁、水坝以及其它大型结构的承载情况、寿命等。同时,振动信号的发生和提取也相对容易因此,振动测试与分析已成为最常用、最基本的试验手段之一。 模态分析及参数识别是研究复杂机械和工程结构振动的重要方法,通常需要通过模态实验获得结构的模态参数即固有频率、阻尼比和振型。模态实验的方法可以分为两大类:一类是经典的纯模态实验方法,该方法是通过多个激振器对结构进行激励,当激振频率等于结构的某阶固有频率,激振力抵消机构内部阻尼力时,结构处于共振状态,这是一种物理分离模态的方法。这种技术要求配备复杂昂贵的仪器设备,测试周期也比较长;另一类是数学上分离模态的方法,最常见的方法是对结构施加激励,测量系统频率响应函数矩阵,然后再进行模态参数的识别。 为获得系统动态特性,常需要测量系统频响函数。目前频响函数测试技术可以分为单点激励单点测量( SISO)、单点激励多点测量( SIMO) 、多点激励多点测量( MIMO)等。单点激励一般适用于较小结构的频响函数测量,多点激励适用于大型复杂机构,如机体、船体或大型车辆机构等。按激励力性质的不同,频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类,其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分。瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激励和阶跃激励等几种方式。按激励力性质的不同,频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类,其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分,瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激励和阶跃激励等几种方式。 振动信号的分析和处理技术一般可分为时域分析、频域分析、时频域分析和时间序列建模分析等。这些分析处理技术从不同的角度对信号进行观察和分析,为提取与设备运行状态有关的特征信息提供了不同的手段。信号的时域分析包括时域统计分析、时域波形分析和时域相关分析。对评价设备运行状态和

肌组织实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除 肌组织实验报告 篇一:表面肌实验报告 武汉理工大学 现代数字信号处理在前沿学科中的应用实验报告 基于semg时域特征的动作识别 学院:信息工程学院 学号:姓名: 班级:电子154 实验基于semg时域特征特的动作识别 一、实验目的 1.了解肌电信号常用的时域分析方法; 2.利用mATLAb对肌电信号进行去噪、特征提取及动作识别; 二、实验设备 1.wi-Fi表面肌电信号采集卡; 2.32位windowsxp台式机(matlab7.0软件); 3.802.11b/g无线网卡;

三、实验内容 (1)学习信号的基本去噪方法,并用mATLAb实现; (2)学习肌电信号常用的时域特征并利用matlab来进行波形长度(wL)符号改变数(ssc)、过零点(Zc)、威尔 逊赋值(wAmp)等特征的提取; (3)学习神经网络信号处理方法,掌握bp神经网络的用法,将其用于肌电信号的动作识别。 学习以上三个部分,最终完成一整套肌电信号去噪、特征提取(选取一种特征)、基于特征的动作识别的mATLAb程序。 四、实验原理 (1)小波去噪 小波去噪方法是一种建立在小波变换基础上的新兴算法,基本思想是根据噪声在不同频带上的小波分解系数具有不同强度分布的特点,将各频带上的噪声对应的小系数去除,保留原始信号的小波分解系数,然后对处理后系数进行小波重构,得到纯净信号。 小波去噪的基本原理图如下 (2)特征提取 时域分析是将肌电信号看成均值为零,而方差随着信号强度的变化而变化的随机信号。时域特征的计算复杂度低,提取比较方便。

最常用的方法有:方差,过零点数(Zerocrossing,Zc),willison幅值(willisonAmplitude,wAmp),绝对值平均值(meanAbsoluteValue,mAV)和波形长度(wavelength,wL)等。在实际应用中,为了让特征可以包含更多的信息,往往选择用不同的时域特征组合形成联合特征向量。我们主要介绍一下几种方法: 过零率(Zc):为波形通过零线的次数,从一定程度上反映了信号的频率特性。为了降低零点引入的噪声,往往会引入一个阈值δ。计算方式如下: sgn(?xk?xk?1),(xk?xk?1??)(1)willison幅值:是由willison提出一种对表面肌电信号的幅值变化数量进行计 算的方法,经过后人的研究,对willison幅值的阈值有了明确的范围限定,目前认为50~100?V是最合适的阈值范围。其数学表示公式如公式(3-3)。 wAmp??fxi?xi?1 t?1n(2) ?1f(x)???0其中:ifx?阈值otherwise 波形长度(wL):它是对某一分析窗中的波形长度的统计,波长可以体现该样本的持续时间、幅值、频率的特征。 1n?1 wL??x(i?1)?x(i)ni?1(3)符号改变斜率(ssc):为信号的的频率性能提供了一些附加信息,对于3个连续的采样

小波变换理论及应用

2011-2012 学年第一学期 2011级硕士研究生考试试卷 课程名称:小波变换理论及应用任课教师:考试时间:分钟 考核类型:A()闭卷考试(80%)+平时成绩(20%); B()闭卷考试(50%)+ 课程论文(50%); C(√)课程论文或课程设计(70%)+平时成绩(30%)。 一、以图示的方式详细说明连续小波变换(CWT)的运算过程,分析小波变换的内涵;并阐述如何从多分辨率(MRA)的角度构造正交小波基。(20分) 二、综述小波变换理论与工程应用方面的研究进展,不少于3000字。(25分) 三、运用MATLAB中的小波函数和小波工具箱,分别对taobao.wav语音信号在加噪之后的taobao_noise.wav信号进行降噪处理,要求列出程序、降噪结果及降噪的理论依据。(25分) 四、平时成绩。(30分)

(一)连续小波变换(CWT )的运算过程及内涵 将平方可积空间中任意函数f (t )在小波基下展开,称这种展开为函数f (t )的连续小波变换(Continue Wavelet Transform ,简记CWT )其表达式为 t a b t t f a b a f W d )(*)(||1),(? ∞+∞--=ψψ ( 1.1) 其中,a ∈R 且a ≠0。式(1.19)定义了连续小波变换,a 为尺度因子,表示与频率相关的伸 缩,b 为时间平移因子。其中)(| |1)(,a b t a t b a -=ψψ为窗口函数也是小波母函数。 从式(1.1)可以得出,连续小波变换计算分以下5个步骤进行。 ① 选定一个小波,并与处在分析时段部分的信号相比较。 ② 计算该时刻的连续小波变换系数C 。如图1.5所示,C 表示了该小波与处在分析时段内的信号波形相似程度。C 愈大,表示两者的波形相似程度愈高。小波变换系数依赖于所选择的小波。因此,为了检测某些特定波形的信号,应该选择波形相近的小波进行分析。 图1.5 计算小波变换系数示意图 ③ 如图1.6所示,调整参数b ,调整信号的分析时间段,向右平移小波,重复①~②步骤,直到分析时段已经覆盖了信号的整个支撑区间。 ④ 调整参数a ,尺度伸缩,重复①~③步骤。 ⑤ 重复①~④步骤,计算完所有的尺度的连续小波变换系数,如图1.7所示。 图1.6 不同分析时段下的信号小波变换系数计算 图1.7 不同尺度下的信号小波变换系数计算 C =0.2247

小波变换算法应用

小波变换算法应用

《软件开发》 课程设计 题目:小波算法的设计 【题目要求:将小波算法在MATLAB中实现,并将其应用于数字图像处理中。】 学院:数学学院 专业班级:应用数学09-2班 姓名:李明 学号:20096312 指导教师:邢燕、何蕾 2013.3.5

小波算法的设计 一、小波变换背景 小波变换是当前应用数学中一个迅速发展的领域,是分析和处理非平稳信号的一种有力 工具。它是以局部化函数所形成的小波基作为基底而展开的,具有许多特殊的性能和优点。 小波分析是一种更合理的时频表示和子带多分辨分析,对它的研究开始于20世纪80年代, 理论基础奠基于20世纪80年代末。经过十几年的发展,它已在信号处理与分析、地震信号处理、信号奇异性监测和谱古迹、计算机视觉、语音信号处理、图像处理与分析,尤其是图像编码等领域取得了突破性进展,成为一个研究开发的前沿热点。 二、小波变换概念 小波变换是一窗口大小固定不变但其形状可改变的时频局部化分析方法。小波变换在信号的高频部分,可以取得较好的时间分辨率;在信号的低频部分,可以取得较好的频率分辨率,从而能有效地从信号〔语音、图像等)中提取信息。 设)(t f是平方可积分函数,即)( f ,则该 t (2R ) L

连续函数的小波变换定义为: dt a b t t f a b a WT f )()(1),(*-=?+∞ ∞-ψ 0≠a 式中)()(1 ,*t a b t a b a ψψ=-称为母小波)(t ψ(基本小波)生 成的位移和尺度伸缩,其中a 为尺度参数,b 为平移参数。 连续小波变换有明确的物理意义,尺度参数a 越大,则 )(a t ψ越宽,该函数的时间分辨率越低。)(t ab ψ前增加因子 a 1是为了使不同的a 下的)(t a b ψ能量相同。而),(b a WT f 在频域可以表示为ωωψωπωd e F a b a WT b j f )()(2),(*?=。)(ωψ是幅频特性比较集中 的带通函数,小波变换具有表征分析信号)(ωF 频域上局部性质的能力。采用不同的a 值做处理时,)(ωψ的中心频率和带宽都不同,但品质因数(中心频率/带宽)却不变。 三、小波变换需求分析

傅里叶变换公式

连续时间周期信号傅里叶级数:?= T dt t x T a )(1 ??--= = T t T jk T t jk k dt e t x T dt e t x T a π ω2)(1 )(1 离散时间周期信号傅里叶级数:[][]()∑∑= - =-= = N n n N jk N n n jkw k e n x N e n x N a /21 1 0π 连续时间非周期信号的傅里叶变换:()? ∞∞ --=dt e t x jw X jwt )( 连续时间非周期信号的傅里叶反变换:()dw e jw X t x jwt ? ∞ ∞ -=π 21 )( 连续时间周期信号傅里叶变换:∑+∞ -∞ =??? ? ? ? -=k k k w a jw X T 22)(πδπ 连续时间周期信号傅里叶反变换:()dw e w w t x jwt ? ∞ ∞ --=0221 )( πδπ 离散时间非周期信号傅里叶变换:∑∞ -∞ =-= n n j e n x e X ωω j ][)( 离散时间非周期信号傅里叶反变换:? = π 2d e )(e π 21][ωωωn j j X n x 离散时间周期信号傅里叶变换:∑+∞ -∞ =-= k k k a X )(π2)e (0 j ωωδω 离散时间周期信号傅里叶反变换:[]ωω ωδωd e n n j ?--=π 20 πl)2(π2π 21][x 拉普拉斯变换:()dt e t s X st -∞ ∞ -? =)(x 拉普拉斯反变换:()()s j 21 t x j j d e s X st ?∞ +∞ -= σσ π Z 变换:∑∞ -∞ =-=n n z n x X ][)z ( Z 反变换: ??-== z z z X r z X n x n n d )(πj 21d )e ()(π21][1j π2ωω

小波变换函数(自己总结)

2.1小波分析中的通用函数 1 biorfilt双正交小波滤波器组 2 centfrg计算小波中心频率 3 dyaddown二元取样 4 dyadup二元插值 5 wavefun小波函数和尺度函数 6 wavefun2二维小波函数和尺度函数 7 intwave积分小波函数fai 8 orthfilt正交小波滤波器组 9 qmf镜像二次滤波器(QMF) 10 scal2frg频率尺度函数 11 wfilters小波滤波器 12 wavemngr小波管理 13 waveinfo显示小波函数的信息 14 wmaxlev计算小波分解的最大尺度 15 deblankl把字符串变成无空格的小写字符串 16 errargn检查函数参数目录 17 errargt检查函数的参数类型 18 num2mstr最大精度地把数字转化成为字符串 19 wcodemat对矩阵进行量化编码 20 wcommon寻找公共元素 21 wkeep提取向量或矩阵中的一部分 22 wrev向量逆序 23 wextend向量或矩阵的延拓 24 wtbxmngr小波工具箱管理器 25 nstdfft非标准一维快速傅里叶变换(FFT) 26 instdfft非标准一维快速逆傅里叶变换 27 std计算标准差 2.2小波函数 1 biorwavf双正交样条小波滤波器 2 cgauwavf复Gaussian小波 3 cmorwavf复Morlet小波 4 coifwavf Coiflet小波滤波器 5 dbaux Daubechies小波滤波器 6 dbwavf Daubechies小波滤波器 7 fbspwavf频率分布B-Spline小波 8 gauswavf Gaussian小波 9 mexihat墨西哥小帽函数 10 meyer meyer小波11 meyeraux meyer小波辅助函数 12 morlet Morlet小波 13 rbiowavf反双正交样条小波滤波器 14 shanwavf 复shannon小波 15 symaux计算Symlet小波滤波器 16 symwavf Symlets小波滤波器 2.3一维连续小波变换 1 cwt一维连续小波变换 2 pat2cwav从一个原始图样中构建一个小波函数 2.4一维离散小波变换 1 dwt但尺度一维离散小波变换 2 dwtmode离散小波变换拓展模式 3 idwt单尺度一位离散小波逆变换 4 wavedec多尺度一维小波分解(一维多分辨率分析函数) 5 appcoef提取一维小波变换低频系数 6 detcoef提取一维小波变换高频系数 7 waverec多尺度一维小波重构 8 upwlex单尺度一维小波分解的重构 9 wrcoef对一维小波系数进行单支重构 10 upcoef一维系数的直接小波重构 11 wenergy显示小波或小波包分解的能量 2.5二维离散小波变换 1 dwt2单尺度二维离散小波变换 2 idwt2单尺度逆二维离散小波变换 3 wavedec2多尺度二维小波分解(二维分辨率分析函数) 4 waverec2多尺度二维小波重构 5 appcoef2提取二维小波分解低频系数 6 detcoef2提取二维小波分解高频系数 7 upwlev2二维小波分解的单尺度重构 8 wrcoef2对二维小波系数进行单支重构 9 upcoef二维小波分解的直接重构 2.6离散平稳小波变换 1 swt一维离散平稳小波变换 2 iswt一维离散平稳小波逆变换 3 swt2二维离散平稳小波变换 4 iswt2二维离散平稳小波逆变换

小波变换的理解

由于小波变换的知识涵盖了调和分析,实变函数论,泛函分析及矩阵论,所以没有一定的数学基础很难学好小波变换.但是对于我们工科学生来说,重要的是能利用这门知识来分析所遇到的问题.所以个人认为并不需要去详细学习调和分析,实变函数论,泛函分析及矩阵论等数学知识.最重要是的理解小波变换的思想!从这个意义上说付立叶变换这一关必需得过!因为小波变换的基础知识在付立叶变换中均有提及,我觉得这也就是很多小波变换的书都将付立叶分析作为其重要内容的原因.所以我认为学习小波应从<数字信号处理>中的付立叶分析开始.当然也可从<信号与系统>这本书开始.然后再看杨福生老师的小波变换书.个人觉得他的书最能为工科学生所接受. 2信号的分解 付立叶级数将周期信号分解为了一个个倍频分量的叠加,基函数是正交的,也就是通常所说的标准正交基.通过分解我们就能将特定的频率成分提取出来而实现特定的各种需要,如滤波,消噪等.付立叶变换则将倍频谱转换为了连续谱,其意义差不多.小波变换也是一种信号分解思想:只不过它是将信号分解为一个个频带信号的叠加.其中的低频部分作为信号的近似,高频部分作为信号的细节.所谓的细节部分就是一组组小波分量的叠加,也就是常说的小波级数. 3小波变换的时频分析思想 付立叶变换将信号从时域变换到了频域,从整体上看待信号所包含的频率成分.对于某个局部时间点或时间段上信号的频谱分析就无能为力了,对于我们从事信号的奇异性检测的人来说,付立叶变换就失去了意义(包括加窗付立叶变换).因为我们要找的是信号的奇异点(时域方面)和奇异点处所包含的频带(频域方面)也就是说需要一种时频分析方法.当然能有纯时域的分析方法更好!(据说数学形态学能达到这种效果).小波变换之所以可以检测信号的奇异点,正在于它的"小".因为用小的波去近似奇异信号要比正弦波要好的多. 4小波变换的实质 小波变换的公式有内积形式和卷积形式,两种形式的实质都是一样的.它要求的就是一个个小波分量的系数也就是"权".其直观意义就是首先用一个时窗最窄,频窗最宽的小波作为尺子去一步步地"量"信号,也就是去比较信号与小波的相似程度.信号局部与小波越相似,则小波变换的值越大,否则越小!当一步比较完成后,再将尺子拉长一倍,又去一步步地比

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