主要内容

信号多分辨率分析仪

将信号分解成时间对齐的组件

描述

信号多分辨率分析仪app是一个交互式工具,用于可视化多水平小波和经验模式分解的实值一维信号和比较结果。使用该应用程序,你可以:

  • 访问MATLAB中的所有真实值的1-D信号®工作区。

  • 使用。调整默认参数并生成多个分解modwt.modwtmra(默认)或emd.方法。

  • 选择分解级别以包括在信号重构中。

  • 可视化并比较结果。

  • 获得分解级别的频率范围。(看Powerbw.为更多的信息。)

  • 确定跨电平的信号的相对能量。

  • 将重构信号和分解输出到您的工作空间。

  • 通过生成MATLAB脚本,在工作空间中重新创建分解。

打开信号多分辨率分析器应用程序

  • MATLAB TOOLSTRIP:在应用程序标签,下面信号处理与通信, 点击信号多分辨率分析仪

  • MATLAB命令提示符:输入SignalMultiresolutionAnalyzer.

例子

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载入神户地震数据。数据是地震仪测量(垂直加速度) 纳米 / 2 )在1995年1月16日开始于塔斯马尼亚大学,澳大利亚霍巴特,从20:56:51(GMT)开始,并以第二间隔连续51分钟。

加载科比

开放信号多分辨率分析仪并点击进口.出现一个窗口,列出应用程序可以处理的所有工作区变量。

从对话框中选择“科比数据”,然后单击进口.信号出现了四级MODWTMRA分解。分解后的信号被命名kobe1在里面分解信号窗格。后缀(MODWT)识别基于小波的分解。默认情况下,图是关于样本索引和频率是在周期每个样本。选择采样率单选按钮。因为数据采样率是1赫兹,你不需要改变默认值。图和频率更新以使用抽样率。

中间的地块分解窗格是在原始信号子空间上每种比例的信号对信号的投影。原始信号,科比和重建,kobe1,被绘制在重建窗格。这水平选择窗格显示了信号的相对能量跨越尺度,以及频带。

的复选框显示列控件是否显示该级别分解窗格。的复选框包括列控制是否包括在重建中包含小波分解的水平。单击一个剧情分解窗格是在信号重构中包含或排除该级别的另一种方法。要生成一个新的小波分解,改变工具条中的一个小波参数并单击分解

  • 小波- 小波家族

  • 数字- 小波滤波器号码

  • 水平- 小波分解水平

更改ToolStrip中的任何设置将启用分解按钮。

加载嘈杂的多普勒信号。该信号是Donoho和Johnstone的多普勒测试信号的嘈杂版本[1]。

加载noisdopp.

开放信号多分辨率分析仪并将信号导入应用程序。默认情况下,应用程序创建信号的四级MODWTMRA分解。在分解信号窗格,小波分解命名noisdopp1.这重建窗格显示原始和重建的信号以两种不同的颜色绘制。

要添加EMD分解,请单击添加▼和选择emd.

几个时刻后的EMD分解noisdopp2因为EMD分解是在分解信号窗格,ToolStrip更改为显示与EMD相关的选项,并且剩余物质现在是最厚的曲线重建窗格。

更容易看到两个重建之间的差异,请单击noisdopp.在情节传奇。文本逐渐消失,并且隐藏原始信号的曲线。您可以使用传奇隐藏任何剧情重建窗格。

您可以更改ToolStrip中的参数以生成不同的EMD分解。将光标放在参数上将显示一个工具提示。

  • 插值- 包络建筑插值方法:花键(默认)|pchip

  • 筛选相对宽容- Cauchy型融合标准:0.2(默认)|正标量

  • sift max迭代—最大筛选迭代次数:One hundred.(默认)|1到10,000之间的正整数

  • 最大号码imf.- 提取的最大IMF数:1到10,000之间的正整数

  • 最大号码极值—残差信号的最大极值个数:1(默认)|1到10,000之间的正整数

  • 最大能量比-信号与剩余能量比:20.(默认)|正标量

要了解有关参数和EMD算法的更多信息,请参阅emd.

这个示例展示了如何更改应用程序的默认设置,以复制要修改的分解,然后如何生成脚本在工作区中重新创建分解。

将Kobe地震数据加载到您的工作区中。数据是地震仪测量(垂直加速度) 纳米 / 2 )在1995年1月16日开始于塔斯马尼亚大学,澳大利亚霍巴特,从20:56:51(GMT)开始,并以第二间隔连续51分钟。

加载科比

开放信号多分辨率分析仪并将地震数据导入应用程序。默认情况下,该应用程序创建了四级ModWTMRA,称为称为信号的分解kobe1使用4 Symlet命令sym4.点击采样率单选按钮使得图表是时间。

使用订单4 Coiflet创建新的六级分解。点击复制在工具串中。自从kobe1当前选中的项目是否在分解信号,则创建第一个分解的副本。副本被称为kobe1copy..情节重建更新以包含新的分解。除了颜色,副本将与第一次分解相同。可以通过右键单击中的名称来更改副本的名称分解信号

将ToolStrip中的设置更改为以下值,然后单击分解

  • 小波头巾

  • 数字: 4

  • 水平: 6

水平选择请注意,重建中包括分解的哪些组件:近似和级别5和级别6细节。

4级大约有60%的总能量。从重建中删除5级和6,而不是包含级别4.仅显示近似值和4级详细信息分解窗格。要近似地将分解与重构对齐,请拖动分解窗格下面重建窗格。

您有三个出口选项。您可以将重建或整个分解导出到工作区,或者您可以创建MATLAB™脚本。要生成脚本,请单击出口>生成matlab脚本

使用以下可执行代码将在您的编辑器中打开一个无标题脚本:

%逻辑数组用于选择重建元素levelForReconstruction = [false, false, false, true, false, true];%使用modwt执行分解wt = modwt(科比,'Coif4',6);%使用modwtmra构造MRA矩阵mra = modwtmra (wt,'Coif4');沿所选择的多分辨率信号百分比Kobe1copy = Sum(MRA(LevelforReconstruction,:),1);

中的真-假值LevelforReconstruction.对应于哪个包括箱子被检入水平选择.您可以按原样保存脚本,或者修改脚本以将相同的分解设置应用于其他信号。运行脚本并绘制原始信号和重建。除了可能的颜色,情节会匹配kobe1copy.重建显示在应用程序。

t = 0:元素个数(科比)1;情节(t,科比)网格抓住绘图(t,kobe1copy,“线宽”,2)xlabel('秒') 标题(“重建”)传说(“原始”“重建”“位置”“西北”)轴紧的

图包含轴对象。具有标题重建的轴对象包含2个类型的2个对象。这些对象代表原始的重建。

参数

使用正交小波族生成多分辨率分析(默认),指定为:

  • 信谊——Symlets

  • 头巾- Coiflets.

  • D b- Daubechies小波

  • FK.——Fejer-Korovkin小波

小波参数仅适用于产生多分辨率分析。

有关小波的更多信息,请使用waveinfo函数。例如,要了解更多关于Daubechies小波的知识,请进入WaveInfo('db')

用于在经验模式分解中用于信封构建的插值方法,指定为以下之一:

  • 花键- 立方样条插值

  • pchip- 分段立方Hermite插值多项式方法

插值参数仅适用于生成经验模式分解。您可以在创建实证模式分解时使用应用程序更改其他选项。有关更多信息,请参阅emd.

程序使用

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SignalMultiresolutionAnalyzer.打开信号多分辨率分析仪一旦应用程序初始化,通过点击导入一个信号进行分析进口

SignalMultIraceOviceAnalyzer(s的)打开信号多分辨率分析仪应用程序和进口,分解和绘制多分辨率分析s使用modwtmramodwt.sym4小波和默认设置。

s是工作区中的变量。s可:

  • 1 -N.N.1实值向量。

  • 单或双精度。

默认情况下,应用程序绘制分解级别作为样本索引的函数。要绘制关于时间的曲线,您可以使用应用程序设置采样率或采样周期。

提示

方法的多个实例可以同时分解多个信号信号多分辨率分析仪应用程序。

算法

信号多分辨率分析仪用途modwt.modwtmra生成多分辨率分析和emd.生成经验模式分解。

参考

[1] 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年出版社。

在R2018B中介绍