主要内容

信号多分辨率分析

将信号分解成time-aligned组件

自从R2018b

描述

信号多分辨率分析应用程序是一个互动的多级小波-和数据可视化的工具adaptive-based分解的实值一维信号和比较结果。应用程序支持单-万博1manbetx和双精度数据。的应用程序,您可以:

  • MATLAB中访问所有的实值一维信号®工作区。

  • 生成分解使用固定带宽和data-adaptive多分辨率分析(MRA)方法:

    • 固定带宽:极大重叠离散小波变换(MODWT)(默认),和可调q值小波变换(TQWT)

    • Data-adaptive:经验模态分解(EMD),实证小波变换(易),和变分模式分解(VMD)

  • 调整默认参数,想象和比较多种分解。

  • 选择分解层次包括信号重建。

  • 获得分解层次的频率范围。

  • 在水平确定的相对能量信号。

  • 出口重构信号,分解到您的工作空间中。

  • 创建您的工作区中分解生成MATLAB脚本。

打开信号多分辨率分析应用

  • MATLAB将来发布:应用程序选项卡,在信号处理和通信,点击应用程序图标。

  • MATLAB命令提示:输入signalMultiresolutionAnalyzer

例子

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负载在神户地震数据。数据是地震仪测量(垂直加速度 纳米 / 证券交易委员会 2 霍巴特)记录在塔斯马尼亚大学,澳大利亚,1995年1月16日开始20:56:51 (GMT)和持续的51分钟1秒的间隔。

负载科比

开放信号多分辨率分析并点击进口。一个窗口列出所有工作空间变量应用程序可以处理。

ex1_1.2.png

选择科比的数据并单击对话框进口。默认情况下,四级MODWTMRA分解的信号出现MODWT选项卡。使用获得的分解modwtmodwtmra函数使用默认设置。的情节分解面板信号的小波分解的预测是在每个尺度上原始信号子空间。分解信号命名kobe1分解信号窗格。该方法MODWT标识的分解。原始信号,科比和重建,kobe1绘制的重建窗格。

ex1_2_12.png

默认情况下,情节对每样例样本指数在周期和频率。情节对时间和显示在赫兹的频率,选择采样率单选按钮的信号多分辨率分析选项卡。默认的采样率是1赫兹。情节和频率更新使用采样率。

ex1_4_cropped.png

水平选择窗格显示的相对能量信号在尺度,以及频带。

ex1_4_cropped3.png

一个复选框显示列控件是否显示在这一水平分解窗格。一个复选框包括列控件是否包含这一水平的小波分解重建。点击一个阴谋分解窗格是另一种方式包括或排除这一水平的信号重建。

生成一个新的分解,改变一个小波参数在将来发布MODWT选项卡并单击分解

  • 小波——小波家族

  • 数量——小波滤波器

  • 水平——小波分解层次

将来发布允许更改任何参数分解按钮。

负载的多普勒信号。多普勒的信号是一个嘈杂的版本测试信号Donoho和约翰斯通[1]。

负载noisdopp

开放信号多分辨率分析并将信号导入应用程序。默认情况下,应用程序创建一个四级MODWTMRA分解的信号MODWT选项卡。在分解信号窗格中,小波分解命名noisdopp1。的重建窗格中显示了原始和重建信号绘制在两个不同的颜色。

添加EMD分解,首先切换到信号多分辨率分析选项卡,然后单击添加▼并选择EMD

ex2_1_a.png

片刻之后EMD分解noisdopp2出现在EMD选项卡。使用获得的分解emd函数使用默认设置。剩余是现在最厚的阴谋重建窗格。你可以在将来发布并单击更改参数分解获得不同的EMD分解。了解更多关于参数和EMD算法,明白了emd

ex2_2_a.png

更容易地看到两个重建之间的差异,点击noisdopp在情节的传说。文本消失,和原始信号的情节是隐藏的。您可以使用传说隐藏任何阴谋重建窗格。

ex2_3_a_cropped.png

这个例子展示了如何对修改复制一个分解。示例还显示了如何生成一个脚本重新创建工作区中的分解。

神户地震数据加载到您的工作区。数据是地震仪测量(垂直加速度 纳米 / 证券交易委员会 2 霍巴特)记录在塔斯马尼亚大学,澳大利亚,1995年1月16日开始20:56:51 (GMT)和持续的51分钟1秒的间隔。

负载科比

开放信号多分辨率分析和地震数据导入到应用程序。默认情况下,应用程序创建一个四级MODWTMRA分解的信号kobe1使用modwtmodwtmra函数使用默认设置。展示情节对时间和表达在赫兹的频率,单击采样率单选按钮的信号多分辨率分析选项卡。

重复分解

创建一个新的使用订单4 Coiflet只有六级分解。在信号多分辨率分析选项卡上,单击重复的在将来发布。自kobe1当前选中的项在吗分解信号,创建一个重复的分解。重复的被称为kobe1Copy。的情节重建更新包括新的分解。除了颜色,重复第一分解是一样的。您可以更改的名称重复通过右键单击名称分解信号

MODWT在将来发布标签,更改设置以下值,然后单击分解

  • 小波:头巾

  • 数量:4

  • 水平:6

水平选择,请注意哪些组件的分解都包含在重建:近似和5级和6级的细节。

levelSelectionPanelCropped.png

四级有大约60%的总能量。删除水平5和6的重建,包括四级。只显示近似和四级的细节分解窗格。大约使分解与重建,拖动分解面板下面重建窗格。

ex3_2_a.png

生成MODWT脚本

你有三个选项了。您可以导出重建或整个工作区选择分解信号的分解,也可以导出一个MATLAB™脚本重新创建工作区中的分解。生成一个脚本,信号多分辨率分析选项卡单击出口>生成MATLAB脚本

ex3_3_a_cropped.png

一个无标题的脚本编辑器中打开下面的可执行代码。对错题的值在levelForReconstruction对应于这包括检查箱子的水平选择。您可以保存脚本,或修改应用相同的其他信号分解设置。运行代码。

%逻辑选择重建阵列元素levelForReconstruction =[假的,假的,假的,真的,假的,假的,真正的);使用modwt %执行分解wt = modwt(科比,“coif4”6);%使用modwtmra构建多分辨矩阵mra = modwtmra (wt,“coif4”);%的行和选定的多分辨率信号kobe1Copy =总和(mra (levelForReconstruction:), 1);

画出原始信号和重建。除了可能的颜色,情节将匹配kobe1Copy重建应用程序所示。

t = 0:元素个数(科比)1;情节(t,科比)网格持有情节(t, kobe1Copy,线宽= 2)包含(“秒”)标题(“重建”)传说(“原始”,“重建”位置=“西北”)轴持有

图包含一个坐标轴对象。坐标轴标题重建对象,包含秒包含2线类型的对象。这些对象代表原始,重建。

生成EMD脚本

通过点击添加科比的EMD分解数据添加▼和选择EMD信号多分辨率分析选项卡。的分解信号的名称分解信号窗格kobe3。默认情况下,重建仅仅是剩余的。通过使用获得的分解emd函数使用默认设置。

生成一个脚本,该脚本创建了EMD分解通过点击出口>生成MATLAB脚本。一个无标题的脚本编辑器中打开下面的可执行代码。运行代码。

%逻辑选择重建阵列元素levelForReconstruction =[假的,假的,假的,假的,假的,真正的);%执行使用EMD分解[国际货币基金组织、残余信息]= emd(科比,SiftRelativeTolerance = 0.2,SiftMaxIterations = 100,MaxNumIMF = 5,MaxNumExtrema = 1,MaxEnergyRatio = 20,插值=样条的);%构建多分辨矩阵,通过添加货币和残余mra =[国际货币基金组织残留]。';%的行和选定的多分辨率信号kobe3 =总和(mra (levelForReconstruction:), 1);

比较重建kobe3与原信号。在这种情况下,重建只包括残余。

情节(t,科比)网格持有情节(t, kobe3,线宽= 2)包含(“秒”)标题(“重建”)传说(“原始”,“重建”位置=“西北”)轴持有

图包含一个坐标轴对象。坐标轴标题重建对象,包含秒包含2线类型的对象。这些对象代表原始,重建。

相关的例子

参数

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正交小波家族使用生成多分辨率分析(默认),指定为:

  • 信谊——Symlets

  • 头巾——Coiflets

  • db——Daubechies小波

  • ——Fejer-Korovkin小波

小波参数只适用于生成多分辨率分析。

关于小波的更多信息,使用waveinfo函数。例如,学习更多关于Daubechies小波,回车waveinfo (db)

插值法用于信封建设经验模态分解,指定为以下之一:

  • 样条——三次样条插值

  • pchip——分段立方埃尔米特插值多项式的方法

插值参数只生成一个经验模态分解的适用。你可以改变其他的选择与应用程序在创建经验模式分解。有关更多信息,请参见emd

编程使用

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signalMultiresolutionAnalyzer打开信号多分辨率分析应用。应用程序初始化后,通过点击导入一个信号分析进口

signalMultiresolutionAnalyzer (团体)打开信号多分辨率分析应用程序和进口、分解和阴谋的多分辨率分析团体使用modwtmramodwtsym4小波和默认设置。

团体在工作区中是一个变量。团体可以是:

  • 1 -NN1实值向量。

  • 单引号或双精度。

默认情况下,应用程序块分解水平作为样本的函数索引。情节对时间,您可以设置一个采样率或样本期间使用的应用程序。

提示

  • 分解多个信号同时运行的多个实例信号多分辨率分析应用程序。

  • MODWT和TQWT分解方法,生成的脚本信号多分辨率分析应用程序万博1manbetx支持gpuArray(并行计算工具箱)输入。

算法

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引用

[1]珀西瓦尔,Donald B。,安德鲁·t·瓦尔登湖。小波时间序列分析的方法。剑桥系列的统计和概率数学。剑桥 ;纽约:剑桥大学出版社,2000年。

版本历史

介绍了R2018b