主要内容

瓦登

自动1-D去噪

瓦登不再推荐。用Wddoise.反而。

描述

例子

XD.= wden (XTPTRSORH公司拥有Nwname返回一个去噪版本XD.信号X.该功能使用N-Level小波分解X使用指定的正交或双正交小波wname得到小波系数。阈值选择规则TPTR应用于小波分解。SORH公司拥有定义如何应用规则。

XD.= wden (CL.___返回一个去噪版本XD.信号X使用与先前语法中相同的选项,但直接从小波分解结构获得[CL.] 的X.[CL.的输出wavedec

XD.= wden (W.“modwtsqtwolog”,SORH,'mln',Nwname返回去噪信号XD.通过在最大重叠离散小波变换(MODWT)矩阵上获得W., 在哪里W.是的输出modwt..你必须使用相同的正交小波modwt.瓦登

[XD.CXD) = wden (___返回去噪小波系数。对于离散小波变换(DWT)去噪,CXD是向量(见wavedec).对于Modwt Denoising,CXD是一个矩阵N+1行(见modwt.).列的列数CXD等于输入信号的长度吗X

[XD.CXDLXD.) = wden (___返回DWT去噪的级别的系数数。看wavedec有关详细信息。的LXD.Modwt Denoisin万博1manbetxg不支持输出。额外的输出参数[CXD,LXD]是小波分解结构(见wavedec有关更多信息)的去噪信号XD.

[XD.CXDLXD.thr) = wden (___返回DWT去噪的水平的去噪阈值。

[XD.CXDthr) = wden (___在指定时,通过返回Demwt Denoising的级别的去噪阈值'modwtsqtwolog'输入参数。

例子

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此示例显示如何将三种不同的去噪技术应用于嘈杂的信号。它将结果与图和每种技术产生的阈值进行比较。

首先,为了确保结果的再现性,设置将用于产生随机噪声的种子。

RNG('默认'

创建由2 Hz正弦波组成的信号,其瞬态为0.3和0.72秒。将随机生成的噪声添加到信号并绘制结果。

n = 1000;t = linspace(0,1,n);x = 4 * sin(4 * pi * t);X = X  - 符号(T-0.3) - 符号(0.72-T);sig = x + 0.5 * randn(尺寸(t));plot(t,sig)标题('信号') 网格

图中包含一个轴。标题为Signal的轴包含一个类型为line的对象。

使用sym8小波,执行信号的5级小波分解,并通过将三个不同的阈值选择规则应用于小波系数:肯定,最小和Donoho和Johnstone的通用阈值,具有噪声级别估计。在每种情况下,应用硬阈值。

Lev = 5;wname =“sym8”;[dnsig1,c1,l1,threshold_sure] = wden(sig,'rigrsure''H'“mln”列弗,wname);[dnsig2,c2,l2,threshold_minimax] = wden(sig,'minimaxi''H'“mln”列弗,wname);[dnsig3,c3,l3,threshold_dj] = wden(sig,'sqtwolog''H'“mln”列弗,wname);

绘制并比较三个去噪信号。

子图(3,1,1)绘图(T,DNSIG1)标题('去噪信号 - 肯定') 网格次要情节(3,1,2)情节(t, dnsig2)标题(“去噪信号-极大极小”) 网格子图(3,1,3)图(t,dnsig3)标题('去噪 -  Donoho-Johnstone') 网格

图中包含3个轴。标题为“去噪信号”的坐标轴1包含一个类型为line的对象。标题为“去噪信号-极大极小”的轴2包含一个类型为line的对象。标题为“去噪信号- Donoho-Johnstone”的坐标轴3包含一个类型为line的对象。

比较三种去噪方法的每个细节级别应用的阈值。

threshold_sure.
threshold_sure =.1×50.9592 0.6114 1.4734 0.7628 0.4360
threshold_minimax.
threshold_minimax =.1×51.1047 1.0375 1.3229 1.1245 1.0483
threshold_dj.
threshold_dj =1×51.8466 1.7344 2.2114 1.8798 1.7524

这个例子使用DWT和MODWT去噪信号。它将结果与图和每种技术产生的阈值进行比较。

首先,为了确保结果的再现性,设置将用于产生随机噪声的种子。

RNG('默认'

创建由2 Hz正弦波组成的信号,其瞬态为0.3和0.72秒。将随机生成的噪声添加到信号并绘制结果。

n = 1000;t = linspace(0,1,n);x = 4 * sin(4 * pi * t);X = X  - 符号(T-0.3) - 符号(0.72-T);sig = x + 0.5 * randn(尺寸(t));plot(t,sig)标题('信号') 网格

图中包含一个轴。标题为Signal的轴包含一个类型为line的对象。

使用DB2.小波,执行信号的3级小波分解,并使用Donoho和Johnstone的通用阈值与噪声水平估计使用Donoho和Johnstone的通用阈值。使用DWT和MODWT获得去噪版本,两者都有软阈值。

wname =“db2”;lev = 3;[xddwt,c1,l1,threshold_dwt] = wdd(sig,'sqtwolog''“mln”列弗,wname);[xdmodwt,c2,threshold_modwt] = wden(sig,'modwtsqtwolog''“mln”列弗,wname);

绘图并比较结果。

子图(2,1,1)绘图(t,xddwt)网格标题('dwt denoising')子图(2,1,2)绘图(t,xdmodwt)网格标题('modwt denoising'

图包含2个轴。带有标题DWT去噪的轴1包含类型线的物体。带有标题Modwt Denoising的轴2包含类型线的物体。

比较在每种情况下应用的阈值。

threshold_DWT
threshold_dwt =.1×31.7783 1.6876 2.0434
threshold_modwt.
threshold_modwt =.1×31.2760 0.6405 0.3787

此示例使用具有DWT和MODWT去噪的HAAR小波来表示块状信号。它将结果与原始和去噪版本的图表和指标进行了比较。

首先,为了确保结果的再现性,设置将用于产生随机噪声的种子。

RNG('默认'

使用等于3的信号 - 噪声比的平方根,生成信号和嘈杂版本。绘图并比较每个。

[osig, nsig] = wnoise ('块',10,3);情节(NSIG,'r')举行情节(osig“b”) 传奇('嘈杂的信号''原始信号'

图中包含一个轴。轴包含2个类型的型号。这些对象代表噪声信号,原始信号。

利用Haar小波对噪声信号进行6级小波分解,利用Donoho和Johnstone通用阈值对噪声进行降噪,并对噪声进行水平相关估计。使用DWT和MODWT获得去噪版本,两者都有软阈值。

wname ='哈尔';Lev = 6;(c1, xdDWT l1) = wden (nsig,'sqtwolog''“mln”列弗,wname);(xdMODWT c2) = wden (nsig,'modwtsqtwolog''“mln”列弗,wname);

绘制并与两个去噪版本的信号的原始无噪音版本进行比较。

图绘图(OSIG,“b”)举行绘图(XDDWT,'r--')绘图(xdmodwt,“k -”。) 传奇('原来的''dwt''modwt')举行

图中包含一个轴。坐标轴包含3个类型为line的对象。这些对象代表Original, DWT, MODWT。

计算原始信号和两个去噪版本之间的差异的L2和L-Infinity标准。

l2norm_original_dwt = norm(abs(osig-xddwt),2)
l2norm_original_dwt = 36.1194.
l2norm_original_modwt = norm(abs(osig-xdmodwt),2)
l2norm_original_modwt = 14.5987
LInfinity_original_DWT =规范(abs (osig-xdDWT),正)
LInfinity_original_DWT = 4.7181
linfinity_original_modwt = norm(abs(osig-xdmodwt),im)
linfinity_original_modwt = 2.9655

输入参数

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将数据输入到Denoise,指定为真实值的向量。

数据类型:双倍的

小波膨胀系数要被待被去噪,指定为真实值矢量。C是的输出wavedec

例子:[C、L] = wavedec (randn(1024), 3,“db4”)

数据类型:双倍的

小波膨胀系数的尺寸被解除的信号,指定为正整数的向量。L.是的输出wavedec

例子:[C、L] = wavedec (randn(1024), 3,“db4”)

数据类型:双倍的

最大重叠小波分解结构的信号到denoise,指定为实值矩阵。W.是的输出modwt..你必须使用相同的正交小波modwt.瓦登

数据类型:双倍的

阈值选择规则适用于小波分解结构X

  • “rigsure”- 使用斯坦因风险的原则。

  • 'heursure'-使用Stein's Unbiased Risk的启发式变体。

  • 'sqtwolog- 使用通用阈值 2 ln 长度 X

  • 'minimaxi'- 使用Minimax阈值​​。(看thselect为更多的信息。)

要执行的阈值类型的类型:

  • '- 软阈值

  • 'H'——硬阈值

乘法阈值重新扫描:

  • “一个”- 没有重新划分

  • 'sln'-缩放使用单一估计的水平噪声基于一级系数

  • “mln”-缩放使用水平相关的估计水平噪声

小波分解的层次,指定为一个正整数。用WMAXLEV.确保小波系数免于边界效应。如果边界效应不是您的应用中的关注,则设置一个好的规则N小于或等于修复(log2(长度(x))))

小波的名称,指定为字符数组,用于去噪。对于小波变换去噪,小波必须是正交的或双正交的。对于MODWT去噪,小波必须是正交的。在小波管理器中,将正交小波和双正交小波分别指定为第1类小波和第2类小波,Wavemngr.

  • 有效的内置正交小波族开始哈尔DBN.FKN.Coifn.,或symN, 在哪里N除了除了所有家庭之外的消失时刻的人数FK..为了FK.N为过滤系数的个数。

  • 有效的双正交小波族始于“biorNr。Nd”'rbiond.nr', 在哪里NrNd是重建(合成)和分解(分析)小波中消失的矩的数量。

通过使用确定消失时刻的有效值WaveInfo.具有小波族短名称。例如,输入WaveInfo('db')waveinfo(“bior”).用wavemngr(“类型”,wname)确定小波是否是正交(返回1)或双正交(返回2)。

输出参数

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去噪数据,作为实值向量返回。

数据类型:双倍的

去噪小波系数,以实值向量或矩阵的形式返回。小波去噪,CXD是向量(见wavedec).对于Modwt Denoising,CXD是一个矩阵N + 1行(参见modwt.).列数等于输入信号的长度X

数据类型:双倍的

DWT去噪度的DEDOUSED小波系数的大小,作为正整数的矢量返回(见wavedec).的LXD.Modwt Denoisin万博1manbetxg不支持输出。[CXDLXD.]是去噪信号的小波分解结构XD.

数据类型:双倍的

按级别去噪阈值,以长度返回N实值向量。

数据类型:双倍的

算法

嘈杂信号最通用的模型具有以下形式:

S. N = F N + σ. E. N

在时间N同样间隔。在最简单的模型中,假设E.N)为高斯白噪声N(0,1),噪声水平σ等于1.去噪物目标是抑制信号的噪声部分S.并恢复F

去噪手术有三个步骤:

  1. 分解 - 选择小波,选择一个级别N.计算信号的小波分解S.在水平N

  2. 细节系数阈值 - 从1到的每个级别N,选择一个阈值并将软阈值应用于详细系数。

  3. 基于级别的原始近似系数的重建 - 计算小波重建N和修改的细节系数为1到1N

关于阈值选择规则的更多细节见下文小波去噪和非参数函数估计在帮助的帮助下thselect函数。注意:

  • 细节系数向量是系数的叠加F和系数E..的分解E.导致详细系数,标准高斯白噪声。

  • 当功能的小细节时,Minimax和肯定阈值选择规则更为保守,更方便F躺在噪音范围内。另外两个规则更有效地消除了噪声。选项'heursure'是一个妥协。

在实践中,基本模型不能直接使用。为了处理模型偏差,剩余的参数公司拥有必须指定。它对应于阈值重新缩放方法。

  • 选项公司拥有=“一个”对应于基本模型。

  • 选项公司拥有= ' sln '处理阈值重新缩放使用单一估计的水平噪声基于一级系数。

    通常,您可以忽略必须估计的噪声水平。细节系数光盘1(最佳尺度)本质上是噪声系数,其标准差等于σ..系数的中位绝对偏差是一种稳健的估计σ..使用强大的估计至关重要。如果级别1系数包含F细节,这些细节集中在几个系数中以避免信号结束效果,这是由于边缘上的计算引起的纯伪像。

  • 选项公司拥有=“mln”处理阈值重新缩放使用水平相关的估计水平噪声。

    当你怀疑非白噪声时E.,必须通过级别噪声的级别依赖估计来重新定义阈值。通过估计使用相同类型的策略σ.列弗按水平。此估计是在文件中实现的wnoisest.,处理原始信号的小波分解结构S.直接地。

参考

Antoniadis, A.,和G. Oppenheim,编。小波和统计,103.统计讲义。纽约:Springer Verlag,1995年。

[2] Donoho, D. L. <小波分析与WVD进展:十分钟之旅>小波分析及其应用研究进展(Y. Meyer,和S. Roques,EDS。)。GIF-SUR-YVETTET:EditionsFrontières,1993。

[3] Donoho,D. L.和Johnstone,I. M。“通过小波收缩的理想空间适应。”生物统计学,第81卷,425-455页,1994年。

[4] Donoho,D. L.“通过软阈值脱光”。IEEE信息理论汇刊,卷。42,第3页,第3页,第613-627,1995。

[5] Donoho,D. L.,I. M. Johnstone,G. Kerkyacharian和D. Picard。“小波缩小:疏皮?”皇家统计社会杂志B系列.第57卷,第2期,301-369页,1995。

扩展能力

之前介绍过的R2006a