小波分析在心电信号去噪中的应用程序

小波分析在心电信号去噪中的应用程序
小波分析在心电信号去噪中的应用程序

%应用db5作为小波函数进行3层分解

%利用无偏似然估计阈值

%对100.dat from MIT-BIH-DB的单导联数据进行去噪处理clear;clc

load('D:/matlab/matlab7.2/work/M.mat');

E=M(:,2);

E=E';

n=size(E);

s=E(1:2000);

%小波分解

[C L]=wavedec(E,3,'db5');

% 从c中提取尺度3下的近似小波系数

cA3=appcoef(C,L,'db5',3);

%从信号c中提取尺度1,2,3下的细节小波系数

cD1=detcoef(C,L,1);

cD2=detcoef(C,L,2);

cD3=detcoef(C,L,3);

%使用stein的无偏似然估计原理进行选择各层的阈值

%cD1,cD2,cD3为各层小波系数,

%'rigrsure’为无偏似然估计阈值类型

thr1=thselect(cD1,'rigrsure');

thr2=thselect(cD2,'rigrsure');

thr3=thselect(cD3,'rigrsure');

%各层的阈值

TR=[thr1,thr2,thr3];

%'s'为软阈值;'h'硬阈值。

SORH='s';

%---------去噪----------------

%XC为去噪后信号

%[CXC,LXC]为的小波分解结构

%PERF0和PERF2是恢复和压缩的范数百分比。

%'lvd'为允许设置各层的阈值,

%'gbl'为固定阈值。

%3为阈值的长度

[XC,CXC,LXC,PERF0,PERF2]=wdencmp('lvd',E,

...'db5',3,TR,SORH);

%---------去噪效果衡量(SNR越大效果越好,

%MSE越小越好)------------------------

%选取信号的长度。

N=n(2);

x=E;

y=XC;

F=0;

M=0;

for ii=1:N

m(ii)=(x(ii)-y(ii))^2;

t(ii)=y(ii)^2;

f(ii)=t(ii)/m(ii);

F=F+f(ii);

M=M+m(ii);

end;

SNR=10*log10(F);

MSE=M/N;

SM=SNR/MSE;

%对比原始信号和除噪后的信号subplot(2,1,1);

plot(s(1:1000));

title('原始信号')

subplot(2,1,2);

plot(XC(1:1000));

title('除噪后的信号') SNR,MSE

小波分析考试题(附答案)

《小波分析》试题 适用范围:硕士研究生 时 间:2013年6月 一、名词解释(30分) 1、线性空间与线性子空间 解释:线性空间是一个在标量域(实或复)F 上的非空矢量集合V ;设V1是数域K 上的线性空间V 的一个非空子集合,且对V 已有的线性运算满足以下条件 (1) 如果x 、y V1,则x +y V1; (2) 如果x V1,k K ,则kx V1, 则称V1是V 的一个线∈∈∈∈∈性子空间或子空间。2、基与坐标 解释:在 n 维线性空间 V 中,n 个线性无关的向量,称为 V 的一组n 21...εεε,,,基;设是中任一向量,于是 线性相关,因此可以被基αn 21...εεε,,,线性表出:,其中系数 αεεε,,,,n 21...n 21...εεε,,,n 2111an ...a a εεεα+++=是被向量和基唯一确定的,这组数就称为在基下的坐标,an ...a a 11,,,αn 21...εεε,,,记为 () 。an ...a a 11,,,3、内积 解释:内积也称为点积、点乘、数量积、标量积。,()T n x x x x ,...,,21= ,令,称为x 与y 的内积。 ()T n y y y y ,...,,21=[]n n y x y x y x y x +++=...,2211[]y x ,4、希尔伯特空间 解释:线性 完备的内积空间称为Hilbert 空间。线性(linearity ):对任意 f , g ∈H ,a ,b ∈R ,a*f+b*g 仍然∈H 。完备(completeness ):空间中的任何柯西序列都收敛在该空间之内。内积(inner product ):,它满足:,()T n f f f f ,...,,21=时。 ()T n g g g g ,...,,21=[]n n y x y x y x y x +++=...,22115、双尺度方程 解释:所以都可以用空间的一个1010,V W t V V t ?∈?∈)()(ψ?) ()和(t t ψ?1V

小波变换图像去噪综述

科技论文写作大作业小波变换图像去噪综述 院系: 班级: 学号: 姓名:

摘要小波图象去噪已经成为目前图象去噪的主要方法之一.在对目前小波去噪文献进行理解和综合的基础上,首先通过对小波去噪问题的描述,揭示了小波去噪的数学背景和滤波特性;接着分别阐述了目前常用的3类小波去噪方法,并从小波去噪中常用的小波系数模型、各种小波变换的使用、小波去噪和图象压缩之间的联系、不同噪声场合下的小波去噪等几个方面,对小波图象去噪进行了综述;最后,基于对小波去噪问题的理解,提出了对小波去噪方法的一些展望 关键词:小波去噪小波萎缩小波变换图象压缩 1.前言 在信号数据采集及传输时,不仅能采集或接收到与所研究的问题相关的有效信号,同时也会观测到各种类型的噪声。在实际应用中,为降低噪声的影响,不仅应研究信号采集的方式方法及仪器的选择,更重要的是对已采集或接收的信号寻找最佳的降噪处理方法。对于信号去噪方法的研究可谓是信号处理中一个永恒的话题。传统的去噪方法是将被噪声污染的信号通过一个滤波器,滤除掉噪声频率成分。但对于瞬间信号、宽带噪声信号、非平稳信号等,采用传统方法具有一定的局限性。其次还有傅里叶(Fourier)变换也是信号处理中的重要手段。这是因为信号处理中牵涉到的绝大部分都是语音或其它一维信号,这些信号可以近似的认为是一个高斯过程,同时由于信号的平稳性假设,傅立叶交换是一个很好的信号分析工具。但也有其不足之处,给实际应用带来了困难。 小波变换是继Fourier变换后的一重大突破,它是一种窗口面积恒定、窗口形状可变(时间域窗口和频率域窗口均可改变)的时频局域化分析方法,它具有这样的特性;在低频段具有较高的频率分辨率及较低的时间分辨率,在高频段具有较高的时间分辨率及较低的频率分辨率,实现了时频窗口的自适应变化,具有时频分析局域性。小波变换的一个重要应用就是图像信号去噪。将小波变换用于信号去噪,它能在去噪的同时而不损坏信号的突变部分。在过去的十多年,小波方法在信号和图像去噪方面的应用引起学者广泛的关注。本文阐述小波图像去噪方法的原理,概括目前的小波图像去噪的主要方法,最后对小波图像去噪方法的发展和应用进行展望。 2小波图像去噪的原理 所谓小波变化,即:

小波分析在信号去噪中的应用(最新整理)

小波分析在信号去噪中的应用 摘要:利用小波方法去噪,是小波分析应用于实际的重要方面。小波去噪的关键是如何选择阈值和如何利用阈值来处理小波系数,通过对几种去噪方法不同阀值的选取比对分析和基于MATLAB 信号去噪的仿真试验,比较各种阀值选取队去噪效果的影响。 关键词:小波去噪;阀值;MATLAB 工具 1、 小波去噪模型的建立 如果一个信号被噪声污染后为,那么基本的噪声模型就可以表示为()f n ()s n ()()() s n f n e n σ=+式中:为噪声;为噪声强度。最简单的情况下为高斯白噪声,且=1。()e n σ()e n σ小波变换就是要抑制以恢复,从而达到去除噪声的目的。从统计学的()e n ()f n 观点看,这个模型是一个随时间推移的回归模型,也可以看作是在正交基上对函数无参估计。小波去噪通常通过以下3个步骤予以实现: ()f n a)小波分解; b)设定各层细节的阈值,对得到的小波系数进行阈值处理; c)小波逆变换重构信号。 小波去噪的结果取决于以下2点: a)去噪后的信号应该和原信号有同等的光滑性; b)信号经处理后与原信号的均方根误差越小,信噪比越大,效果越好。 如何选择阈值和如何利用阈值来量化小波系数,将直接影响到小波去噪结果。 2、小波系数的阈值处理 2.1由原始信号确定阈值 小波变换中,对各层系数降噪所需的阈值一般是根据原信号的信噪比来决定的。在模型里用这个量来表示,可以使用MATLAB 中的wnoisest 函数计算得到σσ值,得到信号的噪声强度后,根据下式来确定各层的阈值。 thr =式中n 为信号的长度。 2.2基于样本估计的阈值选取 1)无偏似然估计(rigrsure):是一种基于Stein 无偏似然估计原理的自适应阈值选择。对于给定的阈值T ,得到它的似然估计,再将似然T 最小化,就得到了所选的阈值,这是一种软件阈值估计。 2)阈值原则(sqtwlolg):固定阈值T 的计算公式为。 3)启发式阈值原则(heursure):是无偏似然估计和固定阈值估计原则的折

近代数学 小波 简答题+答案

1什么是小波函数?(或小波函数满足什么条件?) 答:设)()(2R L t ∈?,且其Fourier 变换)(ω? 满足可允许性(admissibility )条件 +∞

小波分析考试题及答案

一、叙述小波分析理论发展的历史和研究现状 答:傅立叶变换能够将信号的时域和特征和频域特征联系起来,能分别从信号的时域和频域观察,但不能把二者有机的结合起来。这是因为信号的时域波形中不包含任何频域信息,而其傅立叶谱是信号的统计特性,从其表达式中也可以看出,它是整个时间域内的积分,没有局部化分析信号的功能,完全不具备时域信息,也就是说,对于傅立叶谱中的某一频率,不能够知道这个频率是在什么时候产生的。这样在信号分析中就面临一对最基本的矛盾——时域和频域的局部化矛盾。 在实际的信号处理过程中,尤其是对非常平稳信号的处理中,信号在任一时刻附近的频域特征很重要。如柴油机缸盖表明的振动信号就是由撞击或冲击产生的,是一瞬变信号,单从时域或频域上来分析是不够的。这就促使人们去寻找一种新方法,能将时域和频域结合起来描述观察信号的时频联合特征,构成信号的时频谱,这就是所谓的时频分析,亦称为时频局部化方法。 为了分析和处理非平稳信号,人们对傅立叶分析进行了推广乃至根本性的革命,提出并开发了一系列新的信号分析理论:短时傅立叶变换、时频分析、Gabor 变换、小波变换Randon-Wigner变换、分数阶傅立叶变换、线形调频小波变换、循环统计量理论和调幅—调频信号分析等。其中,短时傅立叶变换和小波变换也是因传统的傅立叶变换不能够满足信号处理的要求而产生的。 短时傅立叶变换分析的基本思想是:假定非平稳信号在不同的有限时间宽度内是平稳信号,从而计算出各个不同时刻的功率谱。但从本质上讲,短时傅立叶变换是一种单一分辨率的信号分析方法,因为它使用一个固定的短时窗函数,因而短时傅立叶变换在信号分析上还是存在着不可逾越的缺陷。 小波变换是一种信号的时间—尺度(时间—频率)分析方法,具有多分辨

小波变换去噪论文

摘要 小波变换归属于数学领域的调和函数的范畴,是调和分析几十年来的一个突破性进展,并且在很多科技领域内得到了广泛应用。本文旨在探讨小波变换理论,并结合专业中的地震信号去噪展开研究。 论文以小波变换为核心,首先介绍了论文研究的目的、意义及主要研究内容,由此引出了小波变换理论,并对其原理做了详细阐述。这不仅包括连续小波,离散小波,多分辨率分析方法还包括与传统傅氏变换等的对比,从而在理论上明确其性能特点的优越性。本文选定了小波阈值去噪方法。由此结合给定的信号应用matlab 进行处理,并通过对比处理结果为本文后面的处理工作选定合适的参数。从所做例子来看,小波阈值处理达到了很好的去噪效果。论文应用matlab 模拟微地震信号,结合小波阈值去噪方法对微地震信号进行了处理。在文中给出了信号的原始模拟信号,加噪信号及处理后的效果图,从图中可以看出,小波阈值去噪完成了模拟微地震信号的去噪处理。另外,对实际的微地震资料进行了试处理,达到了去噪的目的。 关键词:小波变换;去噪;微地震;分解;重构

ABSTRACT The wavelet transform attributables to the mathematical field of harmonic function areas, it’s a breakthrough progress, and in many areas of science and technology has been widely used. This study aims to explore wavelet transform theory, and the combination of professional study of seismic signal de-noising. Papers to wavelet transform at the core, first of all, on paper the purpose of thestudy, the significance and major research content, which leads to the wavelettransform theory, and its principles expounded in detail.This includes not only thecontinuous wavelet, wavelet, multire solution analysis methods include traditional Fourier transform contrast, in theory, clear the superiority of its performance characteristics. The paper selected through comparative study of wavelet de-noising threshold method.This combination of a given signal processing applications matlab,and by comparing the results of this paper to the back of the appropriate handling of the selected parameters. From doing example, wavelet thresholding to deal with a very good de-noising effect. Papers matlab simulated micro-seismic signal applications, wavelet de-noising threshold with this method micro-seismic signal processing. In this paper the original analog signal, the signal plus noise and the effects of treatment plans, as can be seen from Fig, wavelet de-noising threshold completed micro-seismic signal de-noising analog processing. Key words: wavelet;de-noising;micro-seismic;decompose;compose

基于小波分析的信号去噪技术

基于小波分析的信号去噪技术 [摘要] 介绍了小波变换的基本思想和优点及多分辨率分析的过程, 并在MA TLAB 下利用小波变换工具箱, 编写程序实现信号去噪处理。充分显示了小波变换在处理非平稳信号中的优势。 [关键词] 小波变换 信号去噪 模极大值 李普西兹指数 在通信及计算机过程控制系统中,对信号进行实时采样是很重要的环节。但由于信号在激励、传输和检测过程中,可能不同程度地受到随机噪声的污染,特别在小信号采集和测量中,噪声干扰显得尤其严重。因此,如何消除实际信号中的噪声,从混有噪声的信号中提取有用信息一直是信息学科研究的焦点之一。傅里叶变换是一种经典方法,适用于诸多场合。但由于傅里叶变换是一种全局变换,无法表述信号的时域局部性质,而这种性质恰恰是非平稳信号最根本和最关键的性质。为了更有效地处理非平稳信号,人们提出了小波变换这种新的信号分析理论。小波变换是一种信号的时频分析,它具有多分辨率的特点,可以方便地从混有强噪声的信号中提取原始信号,被誉为分析信号的显微镜。本文主要讨论应用小波变换的理论,利用Matlab 软件在计算机上实现了信号的噪声消除,从混有噪声的实际信号中提取了原始信号,具有非常实用的意义。 1.小波变换与多分辨率分析 设ψ是定义在(-,+)∞∞上能量有限的函数,Ψ构成平方可积信号空间,记为Ψ∈L2(R),则生成函数族{ ab ψ }: 1/2()||()ab t b t a a --ψ=ψ ,0b a -∞<<+∞> (1) Ψ(t)称为小波函数,()ab t ψ由Ψ(t)伸缩和平移生成,为小波基函数。a 为伸缩因子,b 为平移因子。对任一信号()f i ∈L2(R)的连续小波变换可定义为信号与小波基函数的内积: 1/ 2 (();,),||()ab R t b WT f t a b f a dt a --=<ψ>=ψ? (2)

浙江大学小波变换及工程应用复习题

小波分析复习题 1、简述傅里叶变换、短时傅里叶变换和以及小波变换之间的异同。 答:三者之间的异同见表 2、小波变换堪称“数学显微镜”,为什么? 答:这主要因为小波变换具有以下特点: 1)具有多分辨率,也叫多尺度的特点,可以由粗及精地逐步观察信号; 2)也可以看成用基本频率特性为)(ωψ的带通滤波器在不同尺度a 下对信号作滤波; 如果)(t ?的傅里叶变换是)(ωψ,则)(a t ?的傅里叶变换为)(||a a ω ψ,因此这组滤波 器具有品质因数恒定,即相对带宽(带宽与中心频率之比)恒定的特点。a 越大相当于频率越低。 3)适当的选择基本小波,使)(t ?在时域上位有限支撑,)(ωψ在频域上也比较集中,便可以使WT 在时、频两域都具有表征信号局部特征能力,因此有利于检测信号的瞬态或奇异点。 4)如)(t x 的CWT 是),(τa WT x ,则)(λt x 的CWT 是),( λ τ λλa WT x ;0>λ 此定理表明:当信号)(t x 作某一倍数伸缩时,其小波变换将在τ,a 两轴上作同一比例的 伸缩,但是不发生失真变形。 基于上述特性,小波变换被誉为分析信号的数学显微镜。 3、在小波变换的应用过程中,小波函数的选取是其应用成功与否的关键所在,请列举一些选择原则。 答:选择原则列举如下:(也即需满足的一些条件和特性) 1)容许条件

当?∞ +∞-∞<=ωω ωψ?d c 2 ) (时才能由小波变换),(τa WT x 反演原函数)(t x ,?c 便是对 )(t ?提出的容许条件,若∞→?c ,)(t x 不存在,由容许条件可以推论出:能用作基本小 波)(t ?的函数至少必须满足0)(0==ωωψ,也就是说)(ωψ必须具有带通性质,且基本小波 )(t ?必须是正负交替的振荡波形,使得其平均值为零。 2)能量的比例性 小波变换幅度平方的积分和信号的能量成正比。 3)正规性条件 为了在频域上有较好局域性,要求),(τa WT x 随a 的减小而迅速减小。这就要求)(t ?的 前n 阶原点矩为0,且n 值越大越好。也就是要求? =0)(dt t t p ?,n p ~1:,且n 值越大越好, 此要求的相应频域表示是:)(ωψ在0=ω处有高阶零点,且阶次越高越好(一阶零点就是容许条件),即)()(01 ωψω ωψ+=n ,0)(00≠=ωωψ,n 越大越好。 4)重建核和重建核方程 重建核方程说明小波变换的冗余性,即在τ-a 半平面上各点小波变换的值是相关的。 重建核方程:τττττ?? ?∞ +∞ ∞-=0 00200),,,(),(),(a a K a WT a da a WT x x ; 重建核:><== ?)(),(1)()(1),,,(0000* 00t t c dt t t c a a K a a a a ττ? ττ??????ττ 4、连续小波变换的计算机快速算法较常用的有基于调频Z 变换和基于梅林变换两种,请用 框图分别简述之,并说明分别适合于什么情况下应用。 答: 1)基于调频Z 变换 ),(2a j a n j e A e W ππ--== 运算说明: a .原始数据及初始化:原始数据是)(k ?(1~0-=N k )和a 值,初始化计算包括 a j e A π-=和a n j e W π2-=。 --- 1)(2N k r )2(am N π 12~2--N N 对应于:1~0-=N r

基于小波变换的去噪方法

文章编号:1006-7043(2000)04-0021-03 基于小波变换的去噪方法 林克正 李殿璞 (哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘 要:分析了信号与噪声在小波变换下的不同特点,提出了基于小波变换的去噪方法,且将该去噪算法 用算子加以描述,给出了具体实例.小波变换硬阈值去噪法和软阈值去噪法的性能比较及仿真实验,表明基于小波变换的去噪方法是非常有效的.!关 键 词:小波变换;去噪;奇异性检测;多尺度分析 中图分类号:TN911.7 文献标识码:A Denoising Method Based on Wavelet Transform Lin Ke-zheng Li Dian-pu (Automation Coiiege ,Harbin Engineering University ,Harbin 150001,China ) Abstract :This paper anaiyzes the different characteristics of noise and signai under waveiet transform and proposes the denoising method based on waveiet transform.The denoising aigorithm based on waveiet transform are described with some operators.Some exampies are demonstrated.The performance of denoising with hard and soft threshoid method based on waveiet transform are compared in computer simuiation.The simuiation shows that the denoising method based on waveiet transform is very effective. Key words :waveiet transform ;denoising ;singuiarity detection ;muitiresoiution anaiysis 提取掩没在噪声中的信号是信号处理的一项重要课题.实际的信号总是含有噪声的,当待检测信号的输入信噪比很低,各种噪声幅值大、分布广,而干扰信号又与真实信号比较接近时,用传统的时域或频域滤波往往不能取得预期效果.D.L.Donoho 提出的非线性小波方法从噪声中提取信号 效果最明显[2-5] ,并且在概念上也有别于其它方 法,其主要思想有局部极大值阈值法、全局单一阈 值法[3]和局部SURE 多阈值法[4] .在此基础上,本文首先分析了信号和噪声在小波变换下的不同特 性,据此可有效地从噪声信号检出有用的信号,用算子的形式对基于小波变换的去噪方法进行了统一的描述,并提出了一种可浮动的自适应阈值选取方法. 1 小波分析基础 1.1 信号的小波变换 [1] 设母波函数是!(t ),伸缩和平移因子分别为a 和6,小波基函数!a ,6(t ) 定义为!a , 6(t )=1! a !(t -6 a )(1)式中,6"R ,a "R -{0}. 函数f (t )" 2 (R ) 的小波变换W a ,6(f )定义为 W a ,6(f )==1!a # - f (t )!(t -6 a )d t (2)小波变换W a ,6(f )就是函数f (t )" 2 (R ) 在对应函数族!a ,6(t )上的分解.这一分解成立的前提是母波函数!(t )满足如下容许性条件 !=# 0I ^!(")I 2" d "< (3)式中^!(")是!(t )的傅立叶变换.由小波变换W a ,6(f ) 重构f (t )的小波逆变换# 收稿日期:1999-10-22;修订日期:2000-7-20;作者简介:林克正(1962-),男,山东蓬莱人,哈尔滨工程大学博士研究生,哈尔滨理工大学副教授,主要研究方向:小波分析理论及图像处理. 第21卷第4期哈尔滨工程大学学报Voi.21,N.42000年8月Journai of Harbin Engineering University Aug.,2000

小波分析在心电信号去噪中的应用程序

%应用db5作为小波函数进行3层分解 %利用无偏似然估计阈值 %对100.dat from MIT-BIH-DB的单导联数据进行去噪处理clear;clc load('D:/matlab/matlab7.2/work/M.mat'); E=M(:,2); E=E'; n=size(E); s=E(1:2000); %小波分解 [C L]=wavedec(E,3,'db5'); % 从c中提取尺度3下的近似小波系数 cA3=appcoef(C,L,'db5',3); %从信号c中提取尺度1,2,3下的细节小波系数 cD1=detcoef(C,L,1); cD2=detcoef(C,L,2); cD3=detcoef(C,L,3); %使用stein的无偏似然估计原理进行选择各层的阈值 %cD1,cD2,cD3为各层小波系数, %'rigrsure’为无偏似然估计阈值类型 thr1=thselect(cD1,'rigrsure'); thr2=thselect(cD2,'rigrsure'); thr3=thselect(cD3,'rigrsure'); %各层的阈值 TR=[thr1,thr2,thr3]; %'s'为软阈值;'h'硬阈值。 SORH='s'; %---------去噪---------------- %XC为去噪后信号 %[CXC,LXC]为的小波分解结构 %PERF0和PERF2是恢复和压缩的范数百分比。 %'lvd'为允许设置各层的阈值, %'gbl'为固定阈值。 %3为阈值的长度 [XC,CXC,LXC,PERF0,PERF2]=wdencmp('lvd',E, ...'db5',3,TR,SORH); %---------去噪效果衡量(SNR越大效果越好, %MSE越小越好)------------------------ %选取信号的长度。 N=n(2); x=E; y=XC; F=0; M=0; for ii=1:N m(ii)=(x(ii)-y(ii))^2; t(ii)=y(ii)^2; f(ii)=t(ii)/m(ii); F=F+f(ii);

小波分析基础及应用期末习题

题1:设{},j V j Z ∈是依尺度函数()x φ的多分辨率分析,101()0x x φ≤

11()3.k k h k p -=为高通分解滤波器,写出个双倍平移正交关系等式 题6:列出二维可分离小波的4个变换基。 题8:要得到“好”的小波,除要求滤波器0()h n 满足规范、双正交平移性、低通等最小条件外,还可以对0()h n 加消失矩条件来得到性能更优良的小波。 (1) 请写出小波函数()t ψ具有p 阶消失矩的定义条件: (2) 小波函数()t ψ具有p 阶消失矩,要求0()h n 满足等式: (3) 在长度为4的滤波器0()h n 设计中,将下面等式补充完整: 222200000000(0)(1)(2)(3)1 (0)(2)(1)(3)0 ,1 2h h h h h h h h n ?+++=???+==??? 规范性低通双平移正交阶消失矩

用MATLAB中的小波函数和小波工具箱

研究生课程考试答题纸 研究生学院 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%); 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、论述 1. 连续小波变换 将任意2 ()L R 空间中函数(t)f 在小波基下展开,称这种展开为函数(t)f 的连续小波变换(CWT), 其表达式为,T (,)(),()()()f a R t W a f t t f t dt a τττψψ-=<>=?,其中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,()(),0,a t t a R a ττψτ-= >∈为窗口函数也是小波母函数。 任意函数在某一尺度a 、平移点τ上的小波变换系数,实质上表征的是在τ位置处,时 间段a t ?上包含在中心频率为 0a ω、带宽为a ω?频窗内的频率分量大小。随着尺度a 的变化,对应窗口中心频率0a ω及带宽为a ω?也发生变化。小波变换是一种便分辨率的时频联合分析方法,当分析低频信号时,其时间窗很大,而分析高频信号时,其时间窗减小。这恰恰符合实际问题中高频信号的持续时间短、低频信号持续时间长的自然规律。 尺度伸缩,对波形的尺度伸缩就是在时间轴上对信号进行压缩和伸展。在不同尺度下,

小波分析报告(去噪)

小波分析浅析 —— 李继刚 众所周知,以π2为周期的复杂的波都可以用以π2为周期的函数)(t f (模拟信号)来描述,它可以由形如)sin(n n nt A θ+的若干谐波叠加而成,因此,完全有理由认为)(t f 有如下的表现形式: ∑ ∑ ∑ ∞ =∞ =∞ =+= += += ) sin cos ()cos sin cos sin ()sin()(n n n n n n n n n n n nt b nt a nt A nt A nt A t f θθθ 为了确定上式中的系数n n b a ,,可以利用Fourier 变换,可以得到函数)(t f 的Fourier 级数,即 ??? ? ? ? ? ?? ====++=??∑--+∞ =π πππππ.,2,1,sin )(1,,1,0,cos )(1),sin cos (2)(1 0 n ntdt t f b n ntdt t f a nt b nt a a t f n n n n n 如果函数以T 为周期,则通过对t 作T w x T t ππ2,2= ?=变换,可以得到函数的Fourier 级数,即 ??? ? ? ? ? ??=?==?=?+?+=??∑--+∞ =π πππ .,2,1,sin )(2,,1,0,cos )(2),sin cos (2)(1 0 n wtdt n t f T b n wtdt n t f T a wt n b wt n a a t f n n n n n 从时域角度来理解Fourier 级数,将}sin ,{cos wt n wt n ??看作是具有频率w n ?的谐波,则时域表现的函数)(t f 可分解为无穷个谐波之和。 从频域角度来理解Fourier 级数,因为)(t f 的频域范围是[)+∞∈,0w ,所以,可将w 轴用间距w ?作离散分化,离散点w n ?处对应着频率为w n ?的谐波}sin ,{cos wt n wt n ??,这样就可将时域函数)(t f 与谐波组成1-1对应关系,即 +∞???0}sin ,cos {)(wt n b wt n a t f n n

研究生《小波理论及应用》复习题

2005年研究生《小波理论及应用》复习题 1. 利用正交小波基建立的采样定理适合于:紧支集且有奇性(函数本身或其导数不连续)的函数(频谱无限的函数)。Shannon 采样定理适合于频谱有限的信号。 2. 信号的突变点在小波变换域常对于小波变换系数模极值点或过零点。并且信号奇异性大小同小波变换的极值随尺度的变化规律相对立。只有在适当尺度下各突变点引起的小波变化才能避免交迭干扰,可以用于信号的去噪、奇异性检测、图象也缘提取、数据压缩等。 3. 信号在一点的李氏指数表征了该点的奇异性大小,α越大,该点的光滑性越小,α越小,该点的奇异性越大。光滑点(可导)时,它的1≥α;如果是脉冲函数,1-=α;白噪声时0≤α。 4. 做出三级尺度下正交小波包变换的二进数图,小波包分解过程?说明小波基与小波包基的区别? 5. 最优小波包基的概念:给定一个序列的代价函数,然后在小波包基中寻找使代价函数最小的基――最优基。 6. 双通道多采样率滤波器组的传递函数为: ()()()()()()()()()()()()()z X z G z G z H z H z X z G z G z H z H z Y z Y z Y -??????-++??????+=+=∧∧∧∧212121请根据此式给出理想重建条件: 为了消除映象()z X -引起的混迭:()()()()0=-+-∧ ∧z G z G z H z H

为了使()z Y 成为()z X 的延迟,要求:()()()()k CZ z G z G z H z H -∧∧=+ (C,K 为任一常数) 7. 正交镜像对称滤波器()()n h n g ,的()jw e G 与()jw e H 以2π=w 为轴左右对称。如果知道QMF 的()n h ,能否确定()()()n h n g n g ∧ ∧,,? ()()()n h n g n 1-= ,()()()n g n h n 1--=∧ , ()()()n h n g n 1-=∧ 8. 试列出几种常用的连续的小波基函数 Morlet 小波,Marr 小波,Difference of Gaussian (DOG ),紧支集样条小波 9. 试简述海森堡测不准原理,说明应用意义? 10. 从连续小波变换到离散小波变换到离散小波框架-双正交小波变换-正交变换、紧支集正交小波变换,其最大的特点是追求变换系数的信息冗余小,含有的信息量越集中。 11. 解释紧支集、双正交、正交小波、紧支集正交小波、光滑性、奇异性。 12. 已知共轭正交滤波器组(CQF )()n h 请列出()()()n g n h n g ∧ ∧,,。 ()()() ()()()()()()???????-=--=-=---=∧∧n h n N g n g n N h n h n N h n g n n 11 13. 共轭正交滤波器()()n g n h ,的()jw e G 与()jw e H 的关系与QMF 情况

博士复试题目+答案

1、小波变换在图像处理中有着广泛的应用,请简述其在图像压缩中的应用原理? 答:一幅图像经过一次小波变换之后,概貌信息大多集中在低频部分,而其余部分只有微弱的细节信息。为此,如果只保留占总数数量1/4的低频部分,对其余三个部分的系数不存储或传输,在解压时,这三个子块的系数以0来代替,则就可以省略图像部分细节信息,而画面的效果跟原始图像差别不是很大。这样,就可以得到图像压缩的目的。 2、给出GPEG数据压缩的特点。 答:(1)一种有损基本编码系统,这个系统是以DCT为基础的并且足够应付大多数压缩方向应用。 (2)一种扩展的编码系统,这种系统面向的是更大规模的压缩,更高精确性或逐渐递增的重构应用系统。 (3)一种面向可逆压缩的无损独立编码系统。 3、设计雪花检测系统 答:1)获得彩色雪花图像。2)灰度雪花图像。3)图像的灰度拉伸,以增强对比度。4)阈值判断法二值化图像。5)图像的梯度锐化。6)对图像进行自定义模板中值滤波以去除噪声。7)用梯度算子对雪花区域的定位。8)利用hough变换截下雪花区域的图片。 9)雪花图片几何位置调整。 4、用图像处理的原理设计系统,分析木材的年轮结构。 答:1)获得彩色木材年轮图像。2)灰度木材年轮图像。3)灰度拉伸以增加对比度。4)阈值判定法二值化图像。5)图像的梯度锐化。6)对图像进行自定义模板中值滤波以去除噪声。7)用梯度算子对木材年轮圈进行定位。8)图片二值化。9)利用边界描述子对木材的年轮结构进行识别。 5、给出生猪的尺寸和形貌检测系统。 答:1)获得彩色生猪图像。2)灰度生猪图像。3)图像的灰度拉伸,以增强对比度。4)阈值判定法二值化图像。5)图像的梯度锐化。6)对图像进行自定义模板中值滤波以除去噪声。 7)用梯度算子对生猪区域的定位。8)利用hough变换截下生猪区域的图片。9)生猪图片几何位置调整。10)生猪图片二值化。11)利用边界描述子对生猪尺寸和形貌的识别。 第二种答案:(类似牌照检测系统) 1)第一步定位牌照 由图像采集部件采集生猪的外形图像并将图像存储在存储器中,其特征在于:数字处理器由存储器中读入并运行于生猪外形尺寸检测的动态检测软件、从存储器中依次读入两幅车辆外形图像数据、经过对生猪外形图像分析可得到生猪的高度,宽度和长度数据即生猪的外形尺寸。通过高通滤波,得到所有的边对边缘细化(但要保持连通关系),找出所有封闭的边缘,对封闭边缘求多边形逼近,在逼近后的所有四边形中,找出尺寸与牌照大小相同的四边形。生猪形貌被定位。 2)第二步识别 区域中的细化后的图形对象,计算傅里叶描述子,用预先定义好的决策函数,对描述子进行计算,判断到底是数字几。 6、常用的数字图像处理开发工具有哪些?各有什么特点? 答:目前图像处理系统开发的主流工具为Visual C++(面向对象可视化集成工具)和MATLAB的图像处理工具箱(lmage processing tool box)。两种开发工具各有所长且有相互间的软件接口。 微软公司的VC++是一种具有高度综合性能的面向对象可视化集成工具,用它开发出来

基于小波分析的脑电信号去噪方法研究

基于小波分析的脑电信号去噪方法研究 摘要 小波变换[1]是20世纪 80 年代后期迅速发展起来的新兴学科。它是在傅里叶分析[2]的基础上发展起来的,但小波分析与傅里叶变换有很大的不同。总体来说,傅里叶分析是整体域分析,用单独的时域[3]或频域表示信号的特征;而小波分析是整体域分析,它用时域和频域的联合来表示信号的特征。小波分析的理论和方法在信号处理[4]、图像处理、语音处理、模式识别、量子物理等领域得到越来越广泛的应用,它被认为是近年来在工具及方法上的重大突破。信号的采集与传输过程中,不可避免会受到大量噪声信号的干扰,对信号进行去噪,提取出原始信号是一个重要的课题。 本文根据目前的研究课题基于脑电信号的机械外骨骼[5]系统研究与应用,在此研究小波变换在脑电信号去噪中的应用。 关键词小波变换、信号处理、脑电信号、机械外骨骼、小波包分析[6] Abstract Wavelet transform is a new subject in the late twentieth Century 80 developed rapidly. It is developed based on the analysis on Fourier transformation ,but wavelet and Fourier transformation are very different. Overall, Fourier transformation analysis is the whole domain analysis[7], said signal characteristics[8] with single time domain or frequency domain; wavelet analysis is the whole domain analysis, it combined with the time domain and frequency domain to represent the signal features. The theory and method of wavelet analysis has been applied more and more widely in signal processing, image processing, speech processing, pattern recognition, quantum physics and other fields, it is considered a major breakthrough in the tools and methods in recent years. Collection and the process of signal transmission, will inevitably receive a lot of noise signal interference, the signal denoising, extract the original signal is an important topic.

数字图像处理复习题(选择题及相应答案)解析

第一章 1.1.1可以用f(x,y)来表示:(ABD) A、一幅2-D数字图像 B、一个在3-D空间中的客观景物的投影; C 2-D空间XY中的一个坐标的点的位置; D、在坐标点(X,Y)的某种性质F的数值。 提示:注意3个符号各自的意义 1.1.2、一幅数字图像是:(B) A、一个观测系统; B、一个有许多像素排列而成的实体; C、一个2-D数组中的元素 D、一个3-D空间的场景。 提示:考虑图像和数字图像的定义 1.2.2、已知如图1.2.2中的2个像素P和Q,下面说法正确的是:(C) A、2个像素P和Q直接的De距离比他们之间的D4距离和D8距离都短: B、2个像素p和q之间的D4距离为5; C、2个像素p和q之间的D8距离为5; D、2个像素p和q之间的De距离为5。 1.4.2、半调输出技术可以:(B) A、改善图像的空间分辨率; B、改善图像的幅度分辨率; C、利用抖动技术实现; D、消除虚假轮廓现象。 提示:半调输出技术牺牲空间分辨率以提高幅度分辨率 1.4.3、抖动技术可以(D) A、改善图像的空间分辨率; B、改善图像的幅度分辨率; C、利用半输出技术实现; D、消除虚假轮廓现象。 提示:抖动技术通过加入随即噪声,增加了图像的幅度输出值的个数 1.5.1、一幅256*256的图像,若灰度级数为16,则存储它所需的比特数是:(A) A、256K B、512K C、1M C、2M 提示:表达图像所需的比特数是图像的长乘宽再乘灰度级数对应的比特数。1.5.2、图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于:(A)(平滑区域内灰度应缓慢变化,但当图像的灰度级数不够多时会产生阶跃) A、图像的灰度级数不够多造成的; B、图像的空间分辨率不够高造成; C、图像的灰度级数过多造成的 D、图像的空间分辨率过高造成。 提示:图像中的虚假轮廓最易在平滑区域内产生。 1.5.3、数字图像木刻画效果的出现是由于下列原因所产生的:(A) A、图像的幅度分辨率过小; B、图像的幅度分辨率过大; C、图像的空间分辨率过小; D、图像的空间分辨率过大;

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