主要内容

modwt.

最大重叠离散小波变换

描述

例子

W.= modwt (X返回最大重叠离散小波变换(MODWT)XX可以是真实或复数值的矢量或矩阵。如果X是一个矩阵,modwt.对列进行操作Xmodwt.计算小波变换到下一级地板(log2(长度(x)))如果X是矢量和地板(log2(尺寸(x,1))))如果X是一个矩阵。默认情况下,modwt.使用Daubechies最不对称小波,有四个消失的时刻(“sym4”)周期性边界处理。

例子

W.= modwt (XWname.使用正交小波,Wname.,对于modwt。

例子

W.= modwt (X瞧,嗨使用缩放过滤器,和小波过滤器,你好,计算modwt。这些过滤器必须满足正交小波的条件。您无法指定两者Wname.和一个过滤器对,你好

例子

W.= modwt (___列弗将modwt降低到指定的级别,列弗,使用前面语法中的任何参数。

例子

W.= modwt (___,'反射')使用反射边界处理计算MODWT。其他输入可以是以前语法中的任何参数。在计算小波变换之前,modwt.将信号对称地在终端上对称地扩展到信号长度的两倍。小波和缩放系数的数量modwt.返回等于输入信号的长度。默认情况下,信号会定期扩展。

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”可以放置在输入参数列表中的任何位置后X

例子

全部收缩

使用默认值获取心电图(ECG)信号的MODWTsym4小波到达最大水平。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);谁是WTECG.
名称大小字节类属性wtecg 12x2048 196608 double

第一个十一行WTECG.小波系数是否适用于尺度 2 1 2 1 1 .最终行包含缩放的缩放系数 2 1 1 .绘制规模的细节(小波)系数 2 3.

plot(wtecg(3,:))标题('3级小波系数'

图中包含一个坐标轴。标题为第3级小波系数的轴包含一个类型为线的对象。

获取Southern振荡索引数据的MODWTDB2.小波到达最大水平。

加载soi;wsoi = modwt(soi,“db2”);

获得德国马克-美元汇率数据的MODWT使用Fejer-Korovkin长度8尺度和小波滤波器。

加载dm_usd.;[lo,hi] = wfilters('fk8');wdm = modwt(dm_usd,lo,hi);

获取ECG信号的MODWT向下缩放 2 4. ,相当于第4级。使用默认的sym4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)。

加载WECG.;WTECG = MODWT(WECG,4);谁是WECG.WTECG.
名称大小字节类属性wecg 2048x1 16384 double wtecg 5x2048 81920 double

的行大小WTECG.是L+1,在本例中,level (L)是4。列的大小与输入样本的数量相匹配。

使用反射边界处理获得心电信号的MODWT。使用默认的sym4小波并获得变换到级别4.数据取自Percival&Walden(2000),第125页(最初由William康斯坦丁和华盛顿大学提供的数据)。

加载WECG.;wtecg = modwt(wecg,4,“反射”);谁是WECG.WTECG.
名称大小字节类属性WECG 2048x1 16384 Double WTECG 5x4096 163840 Double

WTECG.有4096列,这是输入信号的两倍,WECG.

加载23通道EEG数据Espiga3.[3].通道按柱状排列。采样频率为200hz。

加载Espiga3.

计算最大重叠离散小波变换至最大水平。

wt = modwt (Espiga3);

获得平方信号能量,并将它们与从所有级别求和的小波系数求和而获得的平方能量。由于一个组件中的不成比例的较大能量,使用逻辑平方能量。

sign2 = vecnorm(espiga3)。^ 2;wtn2 = sum(挤压(vecnorm(wt,2,2)。^ 2));栏(1:23,日志(标志2))保持散射(收、日志(wtN2),'填充''sizeata',100)alpha(0.75)图例('信号能量''小波系数中的能量'...“位置”“西北”)包含('渠道') ylabel ('ln(平方能量)'

图中包含一个坐标轴。轴包含2个键式的2个物体,散射。这些对象代表信号能量,小波系数中的能量。

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sym6小波。负载并绘制心电图(ECG)信号。ECG信号的采样频率为180赫兹。这些数据取自Percival和Walden(2000),第125页(最初由William Constantine和Washington大学提供的数据)。

加载WECG.t =(0:numel(wecg)-1)/ 180;wv ='符号6';情节(t, wecg)网格标题(['信号长度= ',num2str(numel(wecg))] xlabel(“时间(s)”) ylabel ('振幅'

图中包含一个坐标轴。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 评估在 N 许多的时间点。该函数可以表示为尺度函数的线性组合 φ. X 和小波 ψ X 在不同的规模和翻译: F X = K. = 0. N - 1 C K. 2 - j 0. / 2 φ. 2 - j 0. X - K. + j = 1 j 0. F j X 在哪里 F j X = K. = 0. N - 1 D. j K. 2 - j / 2 ψ 2 - j X - K. j 0. 是小波分解的级别。第一和是信号的粗略尺度近似值,以及 F j X 是连续尺度上的细节。MODWT返回 N - 伟大的系数 { C K. } j 0. × N - 伟大的细节系数 { D. j K. } 的扩张。每一行WTECG.包含不同尺度的系数。

当拍摄长度的MODWT时 N ,有 地板上 日志 2 N -多个分解级别(默认)。每一层都产生详细系数。缩放系数只在最终关卡返回。在这个例子中,since N = 2 0. 4. 8. j 0. = 地板上 日志 2 2 0. 4. 8. = 1 1 和行数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 = 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 , V. j 0. 是最终级别的缩放系数。

计算每个尺度的能量,并评估它们的总和。

Energy_by_scales = sum(wtecg。^ 2,2);级别= {'d1''d2''d3''d4''D5''d6''d7''d8''D9'“D10”“这里”'a11'};energy_table =表(水平,energy_by_scales);disp (energy_table)
Leferent_by_scales _______ _________________________________________________27.716 {'d4'} 17.437 {'d6'} 8.9852 {'d7'} 1.2906 {'d8'} 4.7278 {'d9'} 12.205 {'d10'} 76.428 {'d11'} 76.268 {'A11'} 3.4192
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 = Sum(WECG。^ 2);MAX(ABS(Energy_Total.sum_energy_by_scales-Energy_ecg))
ans = 7.4402e-10

拿modwtmra的信号。

西弗吉尼亚州mraecg = modwtmra (wtecg);

modwtmra返回该功能的投影 F X 到各种子空间和最终尺度空间。也就是MODWTMRA返回 K. = 0. N - 1 C K. 2 - j 0. / 2 φ. 2 - j 0. X - K. j 0. 许多 { F j X } 评估在 N 许多的时间点。每一行Mraecg. F X 在不同的子空间上。这意味着可以通过添加所有投影来恢复原始信号。这是在modwt的情况下是真的。添加系数WTECG.将要恢复原始信号。

选择时间点,添加投影 F X 在那个时间点进行评估,并与原始信号进行比较。

time_point = 1000;ABS(SUM(mraecg(:,time_point)) -  wecg(time_point))
ans = 3.0846 e-13

确认,与MODWT不同,MODWTMRA不是一种能量保存转换。

Energy_ecg = Sum(WECG。^ 2);Energy_mra_scales = sum(mraecg。^ 2,2);Energy_MRA = SUM(Energy_Mra_scales);max(abs(Energy_mra-Energy_ecg))
ans = 115.7053

MODWTMRA是信号的零相位滤波。功能将按时间顺序排列。通过绘制原始信号和其中一个投影来证明这一点。为了更好地说明对齐方式,请放大。

绘图(T,WECG,“b”)举行plot(t,mraecg(4,:),' - ')举行离开网格传说xlim (8 [4]) (“信号”“投影”“位置”'西北')包含(“时间(s)”) ylabel ('振幅'

图中包含一个坐标轴。轴线包含2个线型对象。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是输入的零相滤波。

绘图(T,WECG,“b”)举行绘图(t,wtecg(4,:),' - ')举行离开网格传说xlim (8 [4]) (“信号”“系数”“位置”'西北')包含(“时间(s)”) ylabel ('振幅'

图中包含一个坐标轴。轴线包含2个线型对象。这些对象表示信号,系数。

输入参数

全部收缩

输入信号,指定为向量或矩阵。如果X是矢量,X必须至少有两个元素。如果X是一个矩阵,行尺寸X必须至少2。

数据类型:|双倍的
复数支持:万博1manbetx是的

分析小波,指定为以下之一:

  • “哈雾”- Haar小波

  • 'D bN'-极值相位Daubechies小波N消失的时刻,在哪里N是1到45的正整数。

  • “sym.N'- Symlets小波N消失的时刻,在哪里N是2到45的正整数。

  • 'CoIf.N'- Coiflets小波与N消失的时刻,在哪里N是1到5的正整数。

  • 'fk.N'- Fejér-Korovkin小波与N系数,在哪里N = 4,6,8,14,1822

过滤器,指定为一对偶数的实值向量。是缩放过滤器,还有缩放过滤器你好为小波滤波器。滤波器必须满足正交小波的条件。的长度你好必须是相等的。看到Wfilters.额外的信息。不能同时指定两个小波Wname.和过滤两瞧,嗨

转换级别,指定为少于或等于的正整数地板(log2(n)), 在哪里n =长度(x)如果X是矢量,或N =大小(x, 1)如果X是一个矩阵。如果未指定的,列弗默认为地板(log2(n))

输出参数

全部收缩

modwt转换XW.包含的小波系数和末级尺度系数X.如果X是矢量,W.是A.列弗+ 1 -N矩阵。如果X是一个矩阵,W.是A.列弗+ 1 -N-经过-数控数组,数控列数是多少XN等于输入信号长度,除非你指定“反射”边界处理,在这种情况下N是输入信号长度的两倍。这K.阵列的行,W.,包含尺度2的小波系数K.(小波标尺2K.-1))。决赛,(列弗+1)Th,行包含标度2的缩放系数列弗

算法

MODWT的标准算法直接在时域中实现循环卷积。ModWt的这种实现在傅立叶域中执行循环卷积。通过采用DFT的乘积的逆离散傅里叶变换(DFT)来计算L级J的小波和缩放滤波器系数。产品中的DFT是信号的DFT和DFTj水平小波或缩放滤波器。

HK.GK.表示长度N分别采用小波变换和尺度变换滤波器。让j表示水平和N表示样品大小。

j级小波滤波器定义为

1 N K. = 0. N 1 H j K. E. 一世 2 π N K. / N

在哪里

H j K. = H 2 j 1 K. 摩擦 N m = 0. j 2 G 2 m K. 摩擦 N

jth级别缩放滤波器是

1 N K. = 0. N 1 G j K. E. 一世 2 π N K. / N

在哪里

G j K. = m = 0. j 1 G 2 m K. 摩擦 N

参考文献

[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。

[2] Percival,Donald B.和Harold O. Mofjeld。“使用小波的阴影沿海海拔波动分析”。美国统计协会杂志92,没有。439(1997年9月):868-80。https://doi.org/10.1080/01621459.1997.10474042

[3]梅萨,赫克托。“适应模式检测的小波。”在模式识别、图像分析及应用研究进展,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。

扩展功能

介绍了R2015b