主要内容

modwtmra

基于MODWT的多分辨率分析

描述

例子

马拉= modwtmra(W.返回最大重叠离散小波变换(MODWT)矩阵的多分辨率分析(MRA),W.。modwt矩阵,W.,是输出的modwt.功能。默认,modwtmra假设你获得了W.使用“sym4”小波与周期边界处理。

例子

马拉= modwtmra(W.Wname.用对应的小波构造MRAWname.。这Wname.小波必须是用于获得MODWT的相同小波。

例子

马拉= modwtmra(W.瞧,嗨使用缩放滤波器构建MRA和小波过滤器你好。这你好过滤器必须是相同的过滤器用于获得MODWT。

例子

马拉= modwtmra(___,'反射')在MRA的构造中使用反射边界条件,使用以前语法中的任何参数。如果您指定“反射”modwtmra假设列尺寸W.均匀,等于原始信号的长度的两倍。

您必须输入整个字符向量“反射”。如果您添加了一个名为的小波“反射”使用WaveLet Manager,您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的任何位置之后X。默认,modwtmra使用边界处的周期性扩展。

例子

全部收缩

获得了一个简单的时间序列信号的MODWTMRA,并证明了完美的重建。

创建时间序列信号

t = 1:10;X = SIN(2 * PI * 200 * T);

获取modwt和modwtmra并和modwtmra行。

m = modwt(x);mra = modwtmra(m);XREC = SUM(MRA);

使用绝对值的最大值以显示原始信号与重建之间的差异非常小。最大的绝对值是按顺序排列 1 0. - 2 5. ,这表明了完美的重建。

马克斯(abs (x-xrec))
ans = 5.5738e-25

建立一个心电图信号的MRA到四级,用DB2.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)。ECG信号的采样频率为180赫兹。

加载WECG.;lev = 4;wtecg = modwt(wecg,“db2”,lev);mra = modwtmra (wtecg,“db2”);

绘制ECG波形和MRA。

t =(0:元素个数(wecg) 1) / 180;次要情节(1,1)情节(t, wecg)为了kk = 2:lev + 2子图(6,1,kk)plot(t,mra(kk-1,:))结尾Xlabel('时间'')设置(GCF,'位置',[0 0 500 700])

图包含6个轴。轴1包含类型线的对象。轴2包含类型线的对象。轴3包含类型线的对象。轴4包含类型线的对象。轴5包含类型线的对象。轴6包含类型线的对象。

构造南方涛动指数资料的多分辨率分析。采样周期为1天。绘制对应于一个尺度的第8级细节 2 8. 天。这个尺度上的细节捕获了大约一年尺度上的振荡。

加载soiwtsoi = modwt(soi);mrasoi = modwtmra(wtsoi);plot(mrasoi(8,:))标题('级别8详细信息'

图中包含一个轴。标题级别8详细信息的轴包含类型线的对象。

使用具有四个系数的最小带宽缩放和小波滤波器获取Deutsch Mark - U.S.美元汇率数据的MRA。

加载dm_usd.;LO = [0.4801755,0.8372545,0.2269312,0.1301477];hi = qmf(lo);wdm = modwt(dm_usd,lo,hi);mra = modwtmra(wdm,lo,hi);

使用ECG信号获取MRA“反射”边界处理。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,“反射”);mra = modwtmra (wtecg,“反射”);

证明MRA中的列数等于原始信号中的元素数。

isequal(大小(mra), 2),元素个数(wecg))
ans =.逻辑1

加载23通道EEG数据Espiga3.[3]。通道按列排列。数据以200赫兹采样。

加载Espiga3.

获得多信号的MRA。

w = modwt(espiga3);mra = modwtmra(w);

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:元素个数(wecg) 1) / 180;wv =“sym6”;情节(t, wecg)网格标题(['信号长度= ',num2str(numel(wecg))] xlabel('时间'') ylabel ('振幅'

图中包含一个轴。标题为Signal Length = 2048的轴包含一个类型为line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 N. 许多的时间点。函数可以表示为缩放函数的线性组合 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.包含不同规模的系数。

当拍摄长度的MODWT时 N. ,有 地板上 日志 2 N. -许多层次的分解(默认)。细节系数在每一层产生。缩放系数只会在最终关卡中返回。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 以及输入的行数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 细节系数是按比例计算的吗 j , V. j 0. 是最终级别的缩放系数。

计算每个尺度上的能量,并计算它们的和。

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(级别,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 在不同的小波子空间和最终的尺度空间。也就是说,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 N. 许多的时间点。每一行mraecg是一个投影 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 计算在那个时间点,并与原始信号比较。

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

确认,与MODWT不同,MODWTMRA不是一个节能转换。

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是对信号进行零相位滤波。功能将按时间排列。通过绘制原始信号和它的一个投影来证明这一点。为了更好地说明对齐,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'') ylabel ('振幅'

图中包含一个轴。坐标轴包含两个line类型的对象。这些物体代表信号,投影。

使用相同刻度的MODWT系数制作类似的曲线。请注意,功能不会是时对齐的。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'') ylabel ('振幅'

图中包含一个轴。坐标轴包含两个line类型的对象。这些对象表示信号,系数。

输入参数

全部收缩

Modwt将信号或多功能转换为级别列弗,分别指定为矩阵或3-D阵列。W.是一个列弗+ 1 -N.用于MODWT的矩阵N.-点信号,和列弗+ 1 -N.-经过-数控用于modwt的数组N.-经过-数控多功能。默认,Imodwt.假设您使用的是MODWT“sym4”小波与周期边界处理。

数据类型:|双倍的
复数支持:万博1manbetx是的

合成小波,指定为字符向量或字符串标量。合成小波必须是用于获得MODWT的相同的小波与modwt.功能。

过滤器,指定为一对偶数长度的实值向量。是缩放过滤器,还有缩放过滤器你好是小波过滤器。你好必须是分析中使用的相同过滤器modwt.。过滤器必须满足正交小波的条件。长度的你好必须是相等的。看到Wfilters.额外的信息。不能同时指定两个小波Wname.和过滤对瞧,嗨

缩放滤波器,指定为偶数长度的实值向量。您可以指定只有你没有指定Wname.必须是使用相同的缩放滤波器,用于获得modwtmodwt.功能。

输出参数

全部收缩

多分辨率分析,作为矩阵或3-D阵列返回。马拉是一个列弗+ 1 -N.矩阵或者列弗+ 1 -N.-经过-数控阵列在哪里列弗是modwt的水平和N.是分析信号的长度。这K.throw马拉的详细信息K.th等级。这 (列弗+1)throw马拉包含了列弗th水平流畅。

默认,马拉与输入大小相同W.。如果您指定反射边界处理,那么马拉与输入有一个半尺寸的一半大小W.

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。

[2] Whitcher,Brandon,Peter Guttorp和Donald B. Percival。“应用到大气时间序列的协方差小波分析。”地球物理研究杂志:大气105,没有。D11(2000年6月16日):14941-62。https://doi.org/10.1029/2000JD900110。

[3]台面,赫克托耳。“用于模式检测的自适应小波。”在模式识别、图像分析及应用研究进展,由Alberto Sanfeliu和Manuel Lazo编辑Cortés, 3773:933-44。柏林,海德堡:施普林格柏林,海德堡,2005。https://doi.org/10.1007/11578079_96。

扩展功能

介绍了R2015b