数字信号关于小波应用的论文

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小波分析在信号处理中的应用

小波分析在信号处理中的应用
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小波 分析 在信 号处理 中的应用
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小波分析在信号处理中的应用

小波分析在信号处理中的应用

小波分析在信号处理中的应用小波分析是一种基于局部频率成分的信号分析方法,可以用来处理各种类型的信号,包括音频信号、图像信号、生物信号等等。

它在信号处理中有着广泛的应用,能够提供丰富的信息,并实现信号的压缩、去噪、特征提取、模式识别等功能。

首先,小波分析在信号压缩中有着重要的应用。

传统的傅里叶变换压缩方法不能有效地处理非平稳信号,因为它无法提供信号在时间和频率上的局部信息。

而小波变换通过使用带通滤波器来分解信号,能够提供信号在不同分析尺度上的局部频率信息。

这使得小波变换在信号的时间-频率局部化表示方面有很大优势,能够更好地捕捉信号的瞬时变化特性。

因此,小波变换在信号压缩中被广泛应用。

其次,小波分析在信号去噪中也具有重要的应用。

很多实际应用中的信号受到噪声的干扰,这会导致信号质量下降,难以进行准确的信号分析和处理。

小波分析通过将信号在不同频率尺度上分解成不同的小波系数,可以很好地分离信号和噪声的能量。

在小波域内,将低能噪声系数设为零,并经过逆小波变换,可以实现对信号的去噪处理。

因此,小波分析在信号去噪领域具有很大的潜力。

此外,小波分析还可以应用于信号的特征提取和模式识别。

在很多实际应用中,信号的特征对于区分不同的类别或状态非常重要。

小波变换能够提取信号在不同时间尺度上的频率特征,并通过计算小波系数的统计特性来表征信号的特征。

这些特征可以用于信号的分类和识别,比如图像识别、语音识别以及生物信号的疾病诊断等方面。

因此,小波分析在模式识别和特征提取中有着广泛的应用。

最后,小波变换还可以用于信号的时频分析。

传统的傅里叶变换只能提供信号在频域上的信息,无法提供时域上的局部信息。

小波变换通过使用不同尺度的小波函数,可以在时频域上对信号进行局部化分析。

这使得小波变换在时频分析中具有很大的优势,能够更好地揭示信号的短时变化特性。

因此,小波分析在信号处理中的时频分析中得到了广泛的应用。

综上所述,小波分析在信号处理中的应用非常广泛。

小波变换在信号处理中的应用

小波变换在信号处理中的应用

小波变换在信号处理中的应用小波变换是一种在信号处理中广泛使用的数学工具,它具有独特的优势和应用价值。

本文将探讨小波变换在信号处理中的应用,并介绍其原理和特点。

一、小波变换的原理和特点小波变换是一种时频分析方法,它能够将信号分解成不同频率和时间尺度的成分。

与傅里叶变换相比,小波变换具有更好的时频局部性,能够更准确地描述信号的瞬时特征。

小波变换的核心思想是将信号与一组基函数进行内积运算,得到信号在不同尺度和频率下的分量。

小波基函数是一组具有局部性的函数,它们可以根据需要调整尺度和频率。

小波基函数具有紧凑性和有限性,能够更好地适应信号的特征。

通过对信号进行小波变换,可以得到信号在不同尺度和频率下的分解系数,从而实现信号的时频分析。

二、小波变换在信号处理中的应用1. 信号压缩小波变换具有信号稀疏性的特点,即信号在小波域中的系数大部分为零。

基于这一特点,可以利用小波变换对信号进行压缩。

通过保留较大的小波系数,可以实现对信号的有效压缩,减少存储和传输的开销。

2. 信号去噪小波变换在信号去噪中有广泛的应用。

由于小波基函数具有局部性,可以更好地描述信号的瞬时特征。

通过对信号进行小波变换,可以将噪声和信号的分量分离开来。

通过滤除噪声分量,可以实现对信号的去噪处理。

3. 信号分析小波变换可以实现对信号的时频分析,可以得到信号在不同尺度和频率下的分解系数。

通过分析小波系数的分布和变化,可以获得信号的时频特征。

这对于信号的特征提取和模式识别具有重要意义。

4. 图像处理小波变换在图像处理中也有广泛的应用。

通过对图像进行小波变换,可以将图像分解成不同频率和尺度的分量。

通过调整小波基函数的尺度和频率,可以实现对图像的细节和轮廓的提取。

同时,小波变换还可以实现图像的压缩和去噪。

三、小波变换的发展和挑战小波变换作为一种重要的信号处理工具,已经在各个领域得到了广泛的应用。

随着科学技术的不断发展,小波变换也在不断演化和改进。

近年来,研究人员提出了许多新的小波变换方法,如小波包变换、多尺度分析等。

小波分析在信号处理中的应用

小波分析在信号处理中的应用

小波分析在信号处理中的应用小波分析是一种基于数学理论的信号处理技术,具有在时频域上分析信号的优势。

在信号处理领域中,小波分析被广泛应用于信号压缩、噪声消除、特征提取、模式识别等方面。

本文将从小波分析的基本原理、算法实现以及在信号处理中的具体应用等方面进行探讨。

小波分析原理小波分析是一种基于时间频率局部性原理的信号分析方法,其核心思想是通过选取不同尺度和位置的小波基函数对信号进行分解和重构。

小波基函数是一组完备且正交的函数集,能够很好地反映信号在时域和频域上的特征。

通过对信号进行小波分解,可以得到不同频率下的信号特征,从而更好地理解和处理信号。

小波分析算法实现小波分析的常见算法包括离散小波变换(DWT)和连续小波变换(CWT)。

其中,DWT通过迭代地对信号进行低通和高通滤波,实现信号的多尺度分解;而CWT则是通过对信号和小波基函数进行连续变换,得到信号的时频表示。

这两种算法各有特点,适用于不同的信号处理任务。

小波分析在信号处理领域中有着广泛的应用,其中之一是信号压缩。

通过小波变换,可以将信号分解为不同频率成分,然后根据能量分布情况对部分频率成分进行舍弃,实现有效的信号压缩。

此外,小波分析还可以用于噪声消除。

在信号受到噪声干扰时,通过小波域的阈值处理可以去除部分噪声成分,提高信噪比,从而提升信号质量。

另外,小波分析还可以应用于特征提取和模式识别。

通过分析信号在小波域的特征,可以提取出具有区分性的特征参数,用于信号分类和识别。

在图像处理、语音识别、生物医学等领域中,小波分析都发挥着重要作用。

总结小波分析作为一种有效的信号处理技术,在实际应用中取得了显著的成果。

通过对信号的时频特征进行分析,小波分析能够提供更全面、更准确的信号信息,为信号处理领域的研究和应用带来了新的思路和方法。

在未来的发展中,小波分析有望进一步拓展应用领域,为更多领域的研究和实践提供支持和帮助。

论述小波分析及其在信号处理中的应用

论述小波分析及其在信号处理中的应用

论述小波分析及其在信号处理中的应用小波分析是一种数学工具,用于在时域和频域中对信号进行分析。

它可以将信号分解成具有不同频率和时间尺度的小波函数,从而更好地捕捉信号的局部特征和变化。

小波分析在信号处理中有广泛的应用,以下是一些主要的应用领域:1. 信号压缩:小波分析可以提供一种有效的信号压缩方法。

通过对信号进行小波变换并根据重要性剪切或量化小波系数,可以实现高效的信号压缩,同时保留主要的信号特征。

2. 图像处理:小波分析在图像处理中有重要的应用。

通过对图像进行小波变换,可以将其分解成具有不同频率和时间尺度的小波系数,从而实现图像的去噪、边缘检测、纹理分析等。

3. 语音和音频处理:小波分析可以用于语音和音频信号的分析和处理。

通过小波变换,可以提取音频信号的频谱特征,实现音频的降噪、特征提取、语音识别等。

4. 生物医学信号处理:小波分析在生物医学信号处理中有广泛的应用。

例如,通过小波分析可以对脑电图(EEG)和心电图(ECG)等生物医学信号进行时频分析,以实现对心脑信号特征的提取和异常检测。

5. 数据压缩:小波分析在数据压缩中也有应用。

通过对数据进行小波变换,并且根据小波系数的重要性进行压缩,可以实现对大量数据的高效存储和传输。

6. 模式识别:小波分析可以用于模式识别和分类问题。

通过对数据进行小波变换,可以提取重要的特征并进行模式匹配和分类,用于图像识别、人脸识别等应用。

综上所述,小波分析在信号处理中有广泛的应用,可以用于信号压缩、图像处理、语音和音频处理、生物医学信号处理、数据压缩和模式识别等领域。

它提供了一种强大的工具,用于捕捉信号的局部特征和变化,从而推动了许多相关学科的发展。

小波变换在数字信号处理中的应用及其实例

小波变换在数字信号处理中的应用及其实例

小波变换在数字信号处理中的应用及其实例引言:数字信号处理是一门重要的学科,广泛应用于通信、图像处理、音频处理等领域。

在数字信号处理中,小波变换是一种常用的分析工具,能够将信号分解成不同频率的子信号,从而实现信号的时频分析和特征提取。

本文将探讨小波变换在数字信号处理中的应用,并给出一些实例。

一、小波变换的基本原理小波变换是一种时频分析方法,能够将信号分解成不同频率的子信号。

其基本原理是通过选择适当的小波基函数,将信号分解成不同尺度的子信号。

小波基函数具有局部性和多尺度性,能够更好地适应信号的时频特性。

二、小波变换在图像处理中的应用1. 图像压缩小波变换在图像压缩中有广泛的应用。

通过对图像进行小波变换,可以将图像分解成不同频率的子图像,然后根据子图像的重要性进行压缩。

小波变换在图像压缩中能够提供更好的压缩效果和图像质量。

2. 图像去噪小波变换在图像去噪中也有重要的应用。

通过对图像进行小波变换,可以将图像分解成不同频率的子图像,然后对子图像进行阈值处理,去除噪声分量。

小波变换在图像去噪中能够更好地保留图像的细节信息。

三、小波变换在音频处理中的应用1. 音频压缩小波变换在音频压缩中也有广泛的应用。

通过对音频信号进行小波变换,可以将音频信号分解成不同频率的子信号,然后根据子信号的重要性进行压缩。

小波变换在音频压缩中能够提供更好的压缩效果和音质。

2. 音频特征提取小波变换在音频特征提取中也有重要的应用。

通过对音频信号进行小波变换,可以将音频信号分解成不同频率的子信号,然后提取子信号的特征,如频率、能量等。

小波变换在音频特征提取中能够更好地分析音频信号的时频特性。

四、小波变换在通信中的应用1. 信号调制与解调小波变换在信号调制与解调中有重要的应用。

通过对信号进行小波变换,可以将信号分解成不同频率的子信号,然后对子信号进行调制或解调。

小波变换在信号调制与解调中能够更好地实现信号的传输与接收。

2. 信号检测与识别小波变换在信号检测与识别中也有广泛的应用。

小波分析在信号处理中的应用研究

小波分析在信号处理中的应用研究

小波分析在信号处理中的应用研究随着数码通信技术和数字信号处理技术的快速发展,信号处理逐渐成为了一项新兴的技术。

在信号的处理过程中,例如图像、声音、生物信号等等,都要利用相应的算法进行处理,使其能够更好地被分析、处理和利用。

小波分析作为一种新兴的分析方法,在信号处理领域被广泛使用,并且日益成为研究者们的关注焦点。

小波分析是利用小波函数对信号进行分解和重构的一种数学方法。

首先将信号分解成多个频带,再对每个频带进行不同的处理,从而得到处理后的信号。

这种方法在信号处理领域中有着广泛的应用,可以用于多种不同的领域,例如图像处理、声音处理、生物信号分析等等。

在图像处理中,小波分析被广泛地应用于图像压缩中。

图像压缩是将图像数据压缩到较小的存储空间中的过程,既可以节省存储空间,也可以减少图像传输时的带宽需求。

小波分析可以将图像信号分解成多个频带,使得每个频带描述了不同的图像特征。

根据不同的压缩需求,可以选择对每个频带进行不同的压缩方式。

这种方法与传统的利用傅里叶分析进行频域处理的方法相比,更为灵活和准确。

在声音处理领域中,小波分析被广泛地应用于语音信号识别中。

语音信号识别是将语音信号转化为相应的文本信息的过程,是自然语言处理领域中一个非常重要的研究方向。

小波分析可以将语音信号分解成多个频带,对每个频带进行不同的处理,从而提取出与语音特征相关的信息。

这些信息可以用于语音信号的特征提取和分类,从而实现语音信号的识别。

在生物信号分析中,小波分析被广泛地应用于心电信号分析。

心电信号是反映心肌电活动的生物信号,通常用于心脏疾病的诊断和研究。

小波分析可以将心电信号分解成多个频带,对每个频带进行不同的处理,从而提取出与心电信号特征相关的信息。

这些信息可以用于心电信号的特征提取和分类,从而实现心电信号的诊断。

总体来说,小波分析在信号处理领域有着广泛的应用和研究价值。

未来,我们可以预见到小波分析在更多领域中的应用和拓展。

例如机器学习、物联网、医学影像等等,均可以通过小波分析的方法进行有效的信号处理。

小波分析在信号处理中的应用

小波分析在信号处理中的应用

小波分析在信号处理中的应用随着现代通信技术和电子设备的不断发展,我们所接收到的各种信号越来越复杂。

为了更好地处理这些信号,人们就开始了对信号进行分析和处理的研究。

其中,小波分析就是一种被广泛应用的信号处理方法。

小波分析起源于上世纪70年代初,最初是为了处理地震信号而发明的。

后来,由于其可适用性和高效性,小波分析开始在其它领域得到广泛的应用,如图像处理、语音处理、金融分析等。

由于其独特的分析方式和处理方法,小波分析已经成为传统信号处理的重要组成部分。

一、小波分析的原理小波分析采用一种图形化处理的思路,把信号波形划分成不同尺度的小波,并进行分析。

这种处理可以简单地理解为把一条曲线分解成一系列不同频率的正弦曲线,进而可以对每条正弦曲线进行分析和处理。

小波分析的特点在于它不像傅里叶变换那样只能处理静态的信号,而可以处理时变的信号。

小波分析利用的是具有局部性的函数来分析信号,使得它的分析结果更加准确独特。

同时,小波分析还可以根据信号的性质、噪声情况等对信号进行有针对性的分析和处理。

二、小波分析的应用小波分析在信号处理中有着广泛的应用,下面分几个方面进行介绍。

1、音频信号处理在音频信号处理中,小波分析可以对音频信号进行分析和压缩。

例如,对于一段音频信号,可以将其分解成不同频率段的小波,并对每个小波分别进行处理。

通过这种方式,可以将音频信号进行去噪和压缩,从而获得更好的音质效果。

2、图像处理在图像处理中,小波分析可以分解图像,并进行特征提取、去噪或图像压缩等处理。

小波分析可以把图像分成不同的频率段,通过不同频率段间的差异来提取、去除图像的某些特征,从而得到更加清晰准确的图像。

3、金融分析在金融分析中,小波分析可以对股票、期货等金融数据进行分析。

例如,可以利用小波分析来捕捉股票价格过程的多尺度移动性特征,也可以用小波分析来提取金融数据的周期性和趋势性。

4、医学信号处理在医学信号处理中,小波分析可以用来分析生理信号,例如心电信号、脑电信号等。

小波分析与应用

小波分析与应用

小波分析与应用小波分析是一种数学工具,用于研究信号和数据的频率特性和时域特性。

它的发展源于20世纪70年代,随着数字信号处理和数据分析的普及,小波分析也逐渐得到广泛的应用。

本文将探讨小波分析的基本原理、算法和应用领域。

一、小波分析的基本原理小波分析是一种时频分析方法,它可以将信号分解为不同频率的成分,并且可以根据需要在时域和频域之间进行转换。

小波分析与傅里叶分析相比,不仅可以提供信号的频率信息,还可以提供信号的时域信息,因此在研究非平稳信号和脉冲信号方面具有很大的优势。

小波分析的基本原理是将信号与一组小波函数进行相关计算,通过对小波函数的不同尺度和平移进行变换,可以得到信号在不同频率下的时域表示。

小波分析中使用的小波函数可以是多种形式,常用的有Morlet小波、Daubechies小波和Haar 小波等,每种小波函数有不同的频率特性和时域特性,可根据信号的特点选择合适的小波函数。

二、小波分析的算法小波分析的算法主要包括离散小波变换(DWT)和连续小波变换(CWT)两种。

离散小波变换是指将信号离散化后进行小波分解的过程。

首先,将信号进行一系列的低通滤波和高通滤波操作,得到两个低频和高频信号序列。

然后,将低频信号继续进行低通和高通滤波,得到更低频的信号序列和更高频的信号序列。

这个过程可以一直进行下去,直到得到满足要求的分解层数。

最后,将分解得到的低频和高频序列进行逆变换,得到重构后的信号。

连续小波变换是指将信号连续地与小波函数进行相关计算,得到信号的时频表示。

连续小波变换具有尺度不变性和平移不变性的特点,可以对不同尺度和平移位置下的信号成分进行分析。

然而,连续小波变换计算复杂度高,在实际应用中往往采用离散小波变换进行计算。

三、小波分析的应用领域小波分析因其在时频分析和信号处理中的优势,得到了广泛的应用。

以下是小波分析在不同领域的应用示例:1. 信号处理:小波分析可以用于去噪、压缩和特征提取等信号处理任务。

小波分析论文

小波分析论文

生物医学信号处理论文小波变换分析摘要:小波变换 (wavelet transformation ,WT)是近几年兴起的一种信号处理方法,可用作分析数据压缩和提取有用信息的工具。

在目前的研究中。

db 族小波基在小波中应用最广泛,具有分析近红外光谱这类平滑信号的特性。

其他小波基symmlet 族和coiflet 族等也常被使用。

小波变换在数字图像处理、故障诊断、语音和生物医学信号处理及光谱分析等方面获得了广泛的应用。

关键词:小波变换;研究现状;原理;滤波;应用一、小波理论的发展及研究现状小波分析方法的提出可以追溯到1909年Alfred Haar 提出的小“波”规范正交基。

20世纪70年代,法国地球物理学家Jean Morlet 提出了小波变换的概念,并与法国物理学家Grossman 共同提出连续小波变换的几何体系,其基础是平移和伸缩下的不变性,这使得能将一个信号分解成对空间和尺度(即时间与频率)的独立贡献,同时又不丢失原有信号的信息。

20世纪80年代,法国科学家Y .Meyer 创造性的构造出具有一定衰减性的光滑函数,他用缩放与平移均为2J (j>0的整数)的倍数构造了2L (R)空间的规范正交基,使小波方法得到真正的发展。

1988年Mallat 将计算机视觉领域内的多尺度分析的思想引入到小波分析中,提出了多分辨率分析的概念,用多分辨率分析来定义小波,给出了构造正交小波基的一般方法和与快速傅立叶变换(FFT)相对应的快速小波算法一Mallat 算法,并将这理论用于图像分析和完全重构。

该算法统一了在此之前构造正交小波基的所有方法。

Mallat 将小波理论与信号处理联系起来,开创了小波理论在信号处理中的应用。

小波分析是在傅立叶分析的基础上发展而来的,它优于傅立叶分析的地方是在时间域和频率域同时具有良好的局部化性质。

由于它对高频成分采用逐渐精细的时域或空域取样步长,从而可以聚焦到对象的任意细节。

其局部化格式随频域自动变换,在高频处取窄的时间窗,在低频处取宽的时间窗,适合处理非平稳信号。

小波变换在信号处理中的应用

小波变换在信号处理中的应用

小波变换在信号处理中的应用信号处理是一门涉及到数字信号的科学和技术。

其中,信号处理技术广泛应用于语音识别、图像处理、信号采集和传输等领域。

而小波变换作为一种有力的信号处理工具,在信号检测中发挥着越来越重要的作用。

本文将重点阐述小波变换在信号处理中的应用。

一、小波变换的定义及基本性质小波变换是由Haar教授等人于20世纪初提出的,是一种能够将信号分解成不同频率的小波组分的数学变换。

与傅里叶变换等其他变换相比,小波变换具有时频解析度高、计算量小等优势,从而在信号处理中得到了广泛应用。

小波变换的基本公式为:$$W(a, b)=\int_{-\infty}^{\infty} f(t) \psi_{a, b}(t) d t$$其中,$a$为尺度(即小波变换的“宽度”),$b$为平移参数(即小波的位置),$\psi_{a,b}(t)$为小波的数学函数。

根据不同的小波选择,小波变换具有不同的特性和应用。

小波变换具有多项基本性质,比如平移不变性、尺度不变性、功率守恒性等。

这些性质确保了小波变换在信号处理中的稳定性和精度。

二、小波变换在信号压缩中的应用信号压缩是一种降低信号冗余程度以达到降低存储或传输要求的一种方法。

在信号压缩中,小波变换得到了广泛应用。

它的流程一般分为以下几个步骤:1. 信号分解:将信号分解为不同尺度和频率的小波组分。

由于小波变换具有时域分辨率高、频域分辨率低的性质,我们可以通过不同的小波变换来选择重要的信号特征,排除冗余的信息。

2. 阈值去噪:在信号压缩的过程中,去除掉信号中的噪声是一个非常重要的环节。

通过小波变换,我们可以将信号分解为不同的小波组分,进而通过设置不同的阈值来消除每个组分中的噪声。

3. 信号重构:在压缩后,我们需要通过信号重构来获取原始信号。

该过程一般通过使用小波逆变换来实现。

三、小波变换在图像处理中的应用图像处理是一种将图像数字化、处理和分析的技术。

在图像处理中,小波变换代替了传统的傅立叶变换成为了一种重要的工具。

小波变换在信号分析中的应用

小波变换在信号分析中的应用

小波变换在信号分析中的应用小波变换是一种广泛应用于信号分析的数学工具,它能够提供有关信号的时域和频域信息,具有优秀的时频分辨能力。

在信号处理领域,小波变换被广泛应用于音频、图像、视频处理以及生物医学、金融市场分析等诸多领域。

一、小波变换的基本概念及原理:小波变换是一种基于窗函数的信号分析方法。

与傅里叶变换相比,小波变换具有更好的局部性质。

傅里叶变换将信号分解为全局频域信息,而小波变换将信号分解为时域和频域的局部信息。

这种局部性质使得小波变换在信号分析中具有更强的时频定位能力。

小波变换的核心思想是通过选取适当的母小波函数,将信号分解成一系列不同尺度和不同位置的小波基函数的线性叠加。

小波基函数是通过母小波在时移、尺度(伸缩)、反射等变换下产生的。

通过对不同频率和时域尺度的小波基函数进行线性叠加,可以还原原始信号。

二、小波变换在信号分析中的应用:1. 信号压缩和去噪:小波变换能够将信号分解成不同频率和时域分辨率的小波系数,便于对不同频段的信号进行分析。

在信号压缩中,可以通过选择适当的小波基函数将信号的高频部分进行舍弃,以达到压缩信号的目的。

而在去噪方面,利用小波变换将信号分解成不同频带,可以提取出信号的主要成分,滤除噪声干扰。

2. 信号特征提取:小波变换还可以用于信号特征提取。

通过选择适当的小波基函数,可以将信号分解成不同频率和时域尺度的小波基函数的线性叠加,得到信号的局部特征。

这对于分析非平稳信号和瞬态信号非常有用,可以通过分析小波系数来获取和描述信号的特征。

3. 时间-频率分析:小波变换为信号的时频分析提供了一种有效的方法。

传统的频谱分析方法(如短时傅里叶变换)无法提供较好的时域和频域分辨率,在分析非平稳信号时效果较差。

而小波变换具有更好的时频局部性,能够提供精确的时域和频域信息,因此在时间-频率分析中得到广泛应用。

三、小波变换的应用案例:1. 声音信号分析:小波变换在音频处理中有着广泛的应用。

通过对音频信号进行小波变换,可以提取出每个时间段内不同频率的能量分布,并用于声音的识别、分类、音频编码等方面。

基于小波分析的信号处理技术研究

基于小波分析的信号处理技术研究

基于小波分析的信号处理技术研究随着现代社会科学技术的不断发展,数字信号处理已成为现代社会中不可缺少的一部分。

在数字信号处理领域中,小波分析是一种非常重要的工具。

它可以对信号进行分析和处理,包括信号的去噪、压缩、过滤、分割等。

下面我们就基于小波分析的信号处理技术进行研究探讨。

一、小波分析概述小波分析(Wavelet Analysis)是一种新型的信号处理技术,它是基于小波变换的信号分析方法。

相比于传统的傅里叶变换方法,小波分析具有更好的时域和频率分辨率,而且可以处理非平稳信号。

小波变换是一种时频分析方法,它可以将一段时间序列信号分解成一系列的小波函数,从而识别出信号的不同特征。

小波分析在许多领域得到了广泛应用,如信号处理、图像处理、模式识别、数据压缩和量化等。

二、小波分析的优势小波分析相比于传统的信号处理方法有很多优势。

首先,它可以分析非平稳信号,这在很多领域中都是非常重要的,如生物信号处理、语音信号处理等。

其次,它可以将信号分解成多个频率分量,并且每个频率分量都有不同的时间和频率分辨率。

这使得小波分析可以精确地分析信号的局部特征。

此外,小波分析还可以适应不同的滤波器和分解层数,这使得小波分析的灵活性非常高。

三、小波分析在信号处理中的应用小波分析在信号处理中有很广泛的应用。

下面我们将分别对小波分析在信号去噪、信号压缩和信号分割中的应用进行探讨。

1、信号去噪小波去噪是指利用小波分析技术对信号进行降噪处理。

利用小波分析可以将原始信号分解成多个频率分量,在低频部分信号中保留有效信号,而在高频部分中滤除噪声信号。

小波去噪的方法相对于传统的去噪方法更加精确且有效。

在语音信号处理、图像处理和生物信号处理等方面都得到了广泛的应用。

2、信号压缩小波压缩是一种有效的信号压缩方法,它可以通过将信号分解成多个频率分量,进而将信号的高频部分进行舍弃,来实现对信号的压缩。

小波压缩方法与传统的压缩方法相比,具有更高的压缩比和更好的保真性能。

小波分析及其应用

小波分析及其应用

现代数字信号处理作业小波分析及其应用电研111梁帅小波分析及其应用1.小波分析的概念和特点1.1小波理论的发展概况20世纪80年代逐渐发展和兴起的小波分析(wavelctanalysis)是20世纪数学领域中研究的重要杰出成果之一。

小波分析理论作为数学界中一种比较成熟的理论基础,应用到了各种领域的研究当中,推动了小波分析在各工程应用中的发展。

它作为一种新的现代数字信号处理算法,汲取了现代分析学中诸如样条分析、傅立叶分析、数值分析和泛函分析等众数学多分支的精华部分,替代了工程界中一直应用的傅立叶变换,它是一种纯频域分析方法,不能在时频同时具有局部化特性。

而小波分析中的多尺度分析思想,犹如一台变焦照相机,可以由粗及精逐步观察信号,在局部时频分析中具有很强的灵活性,因此有“数学显微镜”的美称。

它能自动随着频率增加而调节成窄的“时窗”和宽的“频窗”,又随着频率降低而调节成宽的“时窗”和窄的“频窗”以适应实际分析需要。

另外,小波变换在经过适当离散后可以够成标准正交基或正交系,这些在理论和应用上都具有十分重要的意义,因此,小波分析在各个领域得到了高度的重视并取得了许多重要的成果。

小波变换作为一种数学理论和现代数字信号处埋方法在科学技术界引起了越来越多专家学者的关注和重视。

在数学家看来,基于小波变换的小波分析技术是当今数值分析、泛函分析、调和分析等半个多世纪以来发展最完美的结晶,是正在发展中的新的数学分支。

在工程领域,特别是在信号处理、图像处理、机器视觉、模糊识别、语音识别、流体力学、量子物理、地震勘测、电磁学、CT成像、机械故障诊断与监控等领域,它被认为是近年来在工具及方法上的重大突破。

然而,小波分析虽然在众多领域中已经取得了一定的成果,但是,有专家预言小波分析理论的真正高潮并没有到来。

首先,小波分析尚需进一步完善,除一维小波分析理论比较成熟以外,向量小波和多维小波则需要进行更加深入的研究与讨论;其次,针对不同情况选择不同的小波基函数,实现的效果是有差别性的这一问题,对最优小波基函数的选取方法有待进一步研究。

小波分析及其应用研究

小波分析及其应用研究

小波分析及其应用研究引言小波分析是一种近年来逐渐被广泛应用的数学工具,它在信号处理、图像处理等领域具有广泛的应用价值。

小波分析能够将一个信号或图像分解成多个小波系数,从而方便地对信号或图像进行频域和时域的分析。

本文旨在探讨小波分析的基本原理及其在信号处理和图像处理领域的应用研究,以期读者能够更好地理解小波分析的应用价值。

小波分析基本原理小波分析的基本原理主要包括小波基函数的选取、小波分解的过程以及小波重构的过程。

小波基函数具有尺度性和移位性,通过这些性质,可以将一个信号或图像从小波基函数展开,得到一系列的小波系数。

小波分解是将信号或图像分解成多个小波系数的过程,从而方便对信号或图像进行频域和时域的分析。

小波重构则是从小波系数出发,恢复原信号或图像的过程。

小波分析在信号处理中的应用小波分析在信号处理领域具有广泛的应用,主要包括信号压缩、去噪以及分类等方面。

小波分析能够将信号分解成多个小波系数,对于那些幅值较小的系数,可以将其置零或近似为零,从而实现信号压缩。

同时,小波分析在信号去噪方面也有着重要的应用,通过将信号分解成多个小波系数,可以有效地去除噪声,提高信号的信噪比。

此外,小波分析还可以应用于信号分类,例如基于小波包的分类方法可以有效地对信号进行分类。

小波分析在图像处理中的应用小波分析在图像处理领域同样具有广泛的应用,主要包括图像压缩、去噪以及分类等方面。

在图像压缩方面,小波分析可以通过将图像分解成多个小波系数,实现图像的压缩,从而减少存储空间的需求。

同时,小波分析在图像去噪方面也有着重要的应用,能够有效地去除图像中的噪声。

此外,小波分析还可以应用于图像分类,例如基于小波包的分类方法可以有效地对图像进行分类。

小波分析作为一种数学工具,在信号处理和图像处理领域具有广泛的应用价值。

通过将信号或图像分解成多个小波系数,可以方便地对信号或图像进行频域和时域的分析。

本文介绍了小波分析的基本原理及其在信号处理和图像处理领域的应用研究,希望读者能够更好地理解小波分析的应用价值。

小波在信号检测中的应用毕业论文

小波在信号检测中的应用毕业论文

小波在信号检测中的应用毕业论文诚信书我谨在此保证:本人所写的毕业论文(设计),凡引用他人的研究成果均已在参考文献或注释中列出。

论文(设计)主体均由本人独立完成,没有抄袭、剽窃他人已经发表或未发表的研究成果行为。

如出现以上违反知识产权的情况,本人愿意承担相应的责任。

1 / 48声明人(签名):年月日摘要小波分析作为最新的时-频分析工具,在信号分析、图像处理、特征提取、故障诊断等各领域得到了广泛的应用。

小波变换具有表征信号局部特征的能力和多分辨率的特征,因此,很适于探测信号中的瞬态和奇异现象, 并可展示其成份。

本文在综述小波变换的基本思想与具体性质和原理的基础上,重点介绍了小波在滚动轴承机械故障检测中的应用。

滚动轴承机械故障信号分析中基函数的不同将导致对信号的观测角度和观测方法的不同,在小波基函数的选取方面Fourier变换、短时Fourier变换和小波变换各自的基函数有着的本质区别。

本文通过比较故障诊断中常用的各种小波基函数的性能和特点,研究不同的故障信号特征与各种小波基函数的在联系。

利用连续小波变换方法将滚动轴承振动信号的特征信息转化为能量谱与尺度的关系,进而建立尺度和能量相对应的特征向量,为滚动轴承的快速诊断提供了新方法。

本文提出一种应用 Daubechies 小波包多层分解、重构提取滚动轴承各部件的故障特征频率和能量特征,通过小波包多层分解确定滚动轴承机械振动的奇异点的方法, 实现故障的精确诊断。

关键词:小波分析、故障诊断、滚动轴承、多层分解AbstractWavelet analysis as the latest time - frequency analysis tool in signal analysis, image processing, feature extraction, fault diagnosis and other fields has been widely used.Characterization of the signal wavelet transform has the ability of local features and characteristics of multi-resolution, therefore, it is very suitable for detection of transient signals and singular phenomenon, even to display its components.General speaking the summary of this paper, the basic ideas of wavelet transform and the specific nature, the most important of this paper is focusing on the waveletapplications of fault detection in the rolling machine.In the mechanical failure of the rolling bearing signal analysis, the different basis functions lead to a differenceof signal point of observing views and observing methods, which are the essential differences among wavelet transform Fourier transform, short-time Fourier transform.In this paper, by comparing the performances and characteristics of3 / 48a variety of common used small-wavelet fonctions in fault diagnosis, I research on the internal relations between different characteristics of the fault signal and wavelet fonctions.Making using of continuous wavelet transform method, this paper changes the characteristics of rolling bearing vibration signal information into the relationship of energy spectrum and measure, coming to the establishment a feature vectorcorresponding toenergy and scale, creats the new method for the rapid diagnosis of rolling bearings. In order to accurately diagnosis of fault type,this paper proposes the application ofmulti-decomposition of Daubechies wavelet packet,reconfiguration of the extraction offault characteristic frequency and energy feature in componentsrolling bearingcomponents, by analysing multi-decomposition of Daubechies wavelet packet, we can clearly see the failurepoint of mechanical vibration in rolling bearing.Key words:Wavelet analysis, fault diagnosis, rolling bearing, multi-decomposition目录摘要Abstract第1章绪论11.1 论文选题背景和意义11.2 论文研究现状11.2.1:小波分析现状11.2.2:机械故障诊断现状71.3 论文研究方法和容11第2章小波分析的理论基础112.1 傅立叶分析与其优缺点112.1.1傅立叶变换(Fourier Transform)112.1.2傅立叶变换的优点与缺点122.2小波分析132.3小波基性能研究152.4针对故障诊断处理的小波分类172.5小波变换对信号奇异性检测的基本原理182.5. 1奇异性的定义182.5. 2小波变换的卷积表达形式192.5. 3小波变换的极值点、过零点与信号奇异性的联系202.6 小波基的选择212.7 最佳小波基的选取212.8 Daubechies小波232.9 小波分解与尺度选择24第3章滚动轴承的故障与诊断技术253.1滚动轴承的结构263.2滚动轴承失效的基本形式263.3滚动轴承故障的振动诊断273.4 滚动轴承的振动机理与故障特征频率283.4.1滚动轴承的振动机理283.4.2滚动轴承各元件单一缺陷的特征频率283.4.3由滚动轴承构造所引起的振动293.4.5滚动轴承的非线性引发的振动303.4.6滚动轴承损伤(缺陷〕而引起的振动30第4章 MATLAB对故障奇异信号进行分析314.1检测第一类间断点314.2检测第二类间断点324.3滚动轴承的保持架机械振动信号的故障分析344.4滚动轴承的外滚道机械振动信号的故障分析364.5滚动轴承的滚道机械振动信号的故障分析37第5章总结与展望40参考文献41至42附录42第1章绪论1.1 论文选题背景和意义在信号处理的领域中,存在众多的频域分析方法,其基本思想都是通过研究信号的频谱特征来得到进行信号处理的基本信息,傅里叶分析方法是一种最古老也是发展最充分的方法,但是傅里叶分析方法的严重不足在于不能表达时域信息,应用很受局限,后来提出的短5 / 48时傅里叶变换虽然可以表达时域信息,但是在空间中的分辨率是固定的,不够灵活,不能反映信号瞬变的特点。

数字信号处理中的小波变换理论研究

数字信号处理中的小波变换理论研究

数字信号处理中的小波变换理论研究数字信号处理中的小波变换理论研究是一项非常重要的研究方向。

自20世纪80年代以来,小波变换已广泛应用于信号、图像、音频和视频处理等领域,并在工业、科学和医学领域发挥了重要作用。

本文将介绍数字信号处理中的小波变换理论研究现状,并对其研究方向和应用进行讨论。

一、数字信号处理中的小波变换理论研究现状小波变换是一种基于多元函数的信号分析方法,它是一种通过变换将时域信号转换为频域信号的数学方法。

与傅里叶变换相比,小波变换可以提供更高的分辨率和更好的时频局部性质。

自20世纪80年代以来,小波变换已被广泛研究和应用于信号处理领域。

研究人员在小波函数的选择、小波变换的性质和算法等方面进行了深入探索和研究,积累了大量的理论和应用经验。

目前,小波变换的研究重点主要集中在以下几个方面:1.小波函数的设计和选择:小波函数的选择对小波变换的性能影响非常大。

研究人员通过寻找新的小波函数或改进现有的小波函数来优化小波变换的性能。

2.小波变换的局部性质:小波变换可以提供更好的时频局部性质,这一特性非常适合对信号中的瞬态和突变等特殊信息进行分析。

研究人员致力于进一步深入探究小波变换的局部性质,为信号处理和分析提供更精确的工具和方法。

3.小波变换的快速算法:小波变换的计算复杂度很高,需要进行大量的计算和存储,不利于实际应用。

研究人员针对这一问题提出了多种小波变换的快速计算算法,如快速小波变换(FWT)和快速多尺度小波变换(FWMT)等。

4.小波变换的应用:小波变换已广泛应用于信号处理、图像处理、音频和视频处理、医学领域等。

研究人员将其应用到实际的问题中,如语音识别、图像压缩、信号去噪、心电图分析等领域,提高了数字信号处理的精度和效率。

二、小波变换的研究方向和应用1.小波变换理论的深入研究小波变换的基础理论仍存在一些问题,如小波基函数的构造、小波变换的正交性、小波分析的稳定性等。

针对这些问题,研究人员需要进一步深入研究小波变换的理论基础,为其应用提供更精确的理论支持。

小波变换在数据传输中的应用

小波变换在数据传输中的应用

小波变换在数据传输中的应用随着信息时代的到来,数据传输已经成为人们生活中不可或缺的一部分。

而在数据传输过程中,如何保证数据的高效、准确传输成为了一个关键问题。

小波变换作为一种重要的信号处理技术,已经在数据传输中得到了广泛应用。

小波变换是一种数学工具,可以将信号分解成不同频率的成分,并且能够在时间和频率上进行局部分析。

这种特点使得小波变换在数据传输中具有很大的优势。

首先,小波变换可以对数据进行压缩,从而减少传输的数据量。

在传输大量数据的场景下,通过小波变换将数据压缩成较小的体积,可以大大提高传输的效率。

其次,小波变换可以提取出信号的特征信息,从而减少传输中的噪声干扰。

通过对信号进行小波分析,可以将噪声和信号分离开来,只传输信号的重要信息,避免了传输过程中的误差和失真。

最后,小波变换还可以实现数据的加密和解密。

通过将数据进行小波变换,可以将数据转化为一种难以理解的形式,从而提高数据的安全性。

在实际应用中,小波变换在数据传输中发挥了重要的作用。

例如,在无线传感器网络中,传感器节点通过采集环境中的数据,并将其传输到中心节点进行处理和分析。

由于无线传感器网络的节点资源有限,因此需要对采集到的数据进行压缩和优化。

小波变换可以对采集到的数据进行压缩,从而减少了传输的数据量,降低了能耗。

同时,小波变换还可以对传感器节点采集到的数据进行特征提取,从而实现对环境的监测和分析。

通过对环境数据进行小波分析,可以提取出环境中的特征信息,如温度、湿度等,为环境监测和分析提供了重要的依据。

此外,小波变换还在音频和视频传输中得到了广泛应用。

在音频传输中,通过对音频信号进行小波变换,可以将音频信号分解成不同频率的成分,从而实现对音频信号的压缩和优化。

通过小波变换,可以将音频信号的高频成分进行压缩,从而减少了传输的数据量,提高了音频传输的效率。

在视频传输中,小波变换可以对视频信号进行分解和压缩,从而减少了传输的数据量,提高了视频传输的效率。

数字信号关于小波应用的论文

数字信号关于小波应用的论文

小波分析在图像处理中的应用姓名:潘宝宝班级:电控12-3班学号: 471220692摘要介绍了图像小波分析的基本理论和基于小波变换的分解与重构原理,利用小波变换对二维图像进行分解,将原始图像分解成不同方向、不同频率成分的子图像。

同时对含噪声图像进行小波分解。

通过选取适当的阈值,对小波分解系数进行阈值量化,再对高低频系数重构,实现图像的去噪。

最后运用MATLAB仿真平台进行仿真验证,仿真结果表明:利用小波分析对图像进行压缩和去噪可以得到非常好的压缩效果和去噪效果。

对工程应用具有一定的借鉴意义。

关键字:小波;图像压缩;图像去噪。

1.绪论小波分析(Wavelet Analysis)即小波变换是80年代中期发展起来的一门新兴的数学理论和方法,它被认为是傅立叶分析方法的突破性进展,它具有许多优良的特性。

小波变换的基本思想类似于Fourier变换,就是用信号在一族基函数张成的空间上的投影表征该信号。

经典的Fourier变换把信号按三角正、余弦基展开,将任意函数表示为具有不同频率的谐波函数的线性迭加,能较好地刻划信号的频率特性,但它在时空域上无任何分辨,不能作局部分析,这在理论和应用上都带来了许多不便。

小波分析优于傅立叶之处在于,小波分析在时域和频域同时具有良好的局部化性质,因为小波函数是紧支集,而三角正、余弦的区间是无穷区间,所以小波变换可以对高频成分采用逐渐精细的时域或空间域取代步长,从而可以聚焦到对象的任意细节。

因此,小波变换被誉为分析信号的显微镜,傅立叶分析发展史上的一个新的里程碑。

小波分析的应用是与小波分析的理论研究紧密地结合在一起的。

现在,它已经在科技信息领域取得了令人瞩目的成就。

现在,对性质随时间稳定不变的信号,处理的理想工具仍然是傅立叶分析。

但在实际应用中,绝大多数信号是非稳定的,小波分析正是适用于非稳定信号的处理工具。

图像处理是针对性很强的技术,根据不同应用、不同要求需要采用不同的处理方法。

毕业论文小波包分析在信号处理中应用

毕业论文小波包分析在信号处理中应用

北京大学毕业设计(论文)题目:小波包分析在信号处理中的应用学院:信息学院专业:信息工程学生姓名:正正班级/学号指导老师/督导老师:起止时间:2012年2月20日至2012年6月15日摘要图像是一种重要的信息源,通过图像处理可以帮助人们了解信息的内涵。

数字图像噪声去除涉及光学系统、微电子技术、计算机科学、数学分析等领域,是一门综合性很强的边缘科学,如今其理论体系已十分完善,且其实践应用很广泛,在医学、军事、艺术、农业等都有广泛且成熟的应用。

本文简述了小波包分析的原理,并基于MATLAB实现了对二维图像信号进行消噪。

对常用的几种阈值去噪方法进行了分析比较和仿真实现。

最后结合理论分析和实验结果,讨论了去噪过程中影响去噪性能的各种因素。

为在实际的图像处理中,小波包阈值去噪法的选择和改进提供了数据参考和依据。

关键词:小波包分析;图像消噪;阈值AbstractImage is one kind of important information source, it may help people through the imagery processing to understand the information the connotation. The digital image denoise involves domains and so on optical system, microelectronic technology, computer science,mathematical analysis, it’s a very comprehensive interdisciplinary science, now its practice application is very widespread: In the medicine, the military, art, the agriculture and all have very extensive and ripe using so on.This paper talks about the principle of wavelet packet anaIysis,and denoise image signal of two dimensions by matlab.It done comparing experiments using several good threshold denoising methods.Finally according to the theory analysis and simulation results,the paper discusses several kinds of factors which affect the denoising capability in a complete denoising algorithm.That provides the date reference of threshold denoising methods in actual image process.Key words:wavelet packet analysis;image denoise;threshold目录摘要 (中文).......................................................... .. (Ⅰ)(英文).................................................................... ..Ⅱ第一章概述. (1)1.1 小波包研究的意义与背景 (1)1.2 小波包分析的发展与应用 (2)1.3 主要内容 (4)第二章相关技术原理 (5)2.1 小波理论的基本概念 (5)2.2 小波包分析的基本原理 (8)2.3 图像噪声分类及去噪效果评价 (9)第三章系统设计与实现.................................. 1错误!未定义书签。

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小波分析在图像处理中的应用姓名:潘宝宝班级:电控12-3班学号: 471220692摘要介绍了图像小波分析的基本理论和基于小波变换的分解与重构原理,利用小波变换对二维图像进行分解,将原始图像分解成不同方向、不同频率成分的子图像。

同时对含噪声图像进行小波分解。

通过选取适当的阈值,对小波分解系数进行阈值量化,再对高低频系数重构,实现图像的去噪。

最后运用MATLAB仿真平台进行仿真验证,仿真结果表明:利用小波分析对图像进行压缩和去噪可以得到非常好的压缩效果和去噪效果。

对工程应用具有一定的借鉴意义。

关键字:小波;图像压缩;图像去噪。

1.绪论小波分析(Wavelet Analysis)即小波变换是80年代中期发展起来的一门新兴的数学理论和方法,它被认为是傅立叶分析方法的突破性进展,它具有许多优良的特性。

小波变换的基本思想类似于Fourier变换,就是用信号在一族基函数张成的空间上的投影表征该信号。

经典的Fourier变换把信号按三角正、余弦基展开,将任意函数表示为具有不同频率的谐波函数的线性迭加,能较好地刻划信号的频率特性,但它在时空域上无任何分辨,不能作局部分析,这在理论和应用上都带来了许多不便。

小波分析优于傅立叶之处在于,小波分析在时域和频域同时具有良好的局部化性质,因为小波函数是紧支集,而三角正、余弦的区间是无穷区间,所以小波变换可以对高频成分采用逐渐精细的时域或空间域取代步长,从而可以聚焦到对象的任意细节。

因此,小波变换被誉为分析信号的显微镜,傅立叶分析发展史上的一个新的里程碑。

小波分析的应用是与小波分析的理论研究紧密地结合在一起的。

现在,它已经在科技信息领域取得了令人瞩目的成就。

现在,对性质随时间稳定不变的信号,处理的理想工具仍然是傅立叶分析。

但在实际应用中,绝大多数信号是非稳定的,小波分析正是适用于非稳定信号的处理工具。

图像处理是针对性很强的技术,根据不同应用、不同要求需要采用不同的处理方法。

采用的方法是综合各学科较先进的成果而成的,如数学、物理学、心理学、信号分析学、计算机学、和系统工程等。

计算机图像处理主要采用两大类方法:一类是空域中的处理,即在图像空间中对图像进行各种处理;另一类是把空间与图像经过变换,如傅立叶变换,变到频率域,在频率域中进行各种处理,然后在变回到图像的空间域,形成处理后的图像。

图像处理是“信息处理”的一个方面,这一观点现在已经为人所熟知。

它可以进一步细分为多个研究方向:图片处理、图像处理、模式识别、景物分析、图像理解、光学处理等等。

小波分析用在图像处理方面,主要是用来进行图像压缩、图像去噪、图像增强(包括图像钝化和图像锐化)、图像融合、图像分解。

2 常用小波介绍2.1 Haar 小波A.Haar 于1990年提出一种正交函数系,定义如下:⎪⎩⎪⎨⎧-011H ψ 其它12/12/10<≤≤≤x x (2.1)这是一种最简单的正交小波,即0)()(=-⎰∞∞-dx n x t ψψ ,2,1±±=n … (2.2)2.2 Daubechies (dbN )小波系该小波是Daubechies 从两尺度方程系数{}k h 出发设计出来的离散正交小波。

一般简写为dbN ,N 是小波的阶数。

小波ψ和尺度函数吁中的支撑区为2N-1。

ϕ的消失矩为N 。

除N =1外(Haar 小波),dbN 不具对称性〔即非线性相位〕;dbN 没有显式表达式(除N =1外)。

但{}k h 的传递函数的模的平方有显式表达式。

假设∑-=+-=101)(N k k k N k y C y P ,其中,k N k C +-1为二项式的系数,则有 )2(sin )2(cos )(2220ωωωP m N = (2.3)其中∑-=-=120021)(N k ik k e h m ωω2.3 Biorthogonal (biorNr.Nd )小波系Biorthogonal 函数系的主要特征体现在具有线性相位性,它主要应用在信号与图像的重构中。

通常的用法是采用一个函数进行分解,用另外一个小波函数进行重构。

Biorthogonal 函数系通常表示为biorNr.Nd 的形式:Nr=1 Nd=1,3,5Nr=2 Nd=2,4,6,8Nr=3 Nd=1,3,5,7,9Nr=4 Nd=4Nr=5 Nd=5Nr=6 Nd=8其中,r 表示重构,d 表示分解。

2.4 Coiflet (coifN )小波系coiflet 函数也是由Daubechies 构造的一个小波函数,它具有coifN (N=1,2,3,4,5)这一系列,coiflet 具有比dbN 更好的对称性。

从支撑长度的角度看,coifN 具有和db3N 及sym3N 相同的支撑长度;从消失矩的数目来看,coifN 具有和db2N 及sym2N 相同的消失矩数目。

2.5 SymletsA (symN )小波系Symlets 函数系是由Daubechies 提出的近似对称的小波函数,它是对db 函数的一种改进。

Symlets 函数系通常表示为symN (N=2,3,…,8)的形式。

2.6 Mexican Hat (mexh )小波Mexican Hat 函数为 (2.4)它是Gauss 函数的二阶导数,因为它像墨西哥帽的截面,所以有时称这个函数为墨西哥帽函数。

墨西哥帽函数在时间域与频率域都有很好的局部化,并且满足2/24/12)1(32)(x e x x ---=ψπ0)(=⎰∞∞-dx x ψ (2.5) 由于它的尺度函数不存在,所以不具有正交性。

2.7 Meyer 函数Meyer 小波函数ψ和尺度函数ϕ都是在频率域中进行定义的,是具有紧支撑的正交小波。

⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧--=ψ--0))123(2cos()2())123(2sin()2()(ˆ2/2/12/2/1ωπυππωπυππωωωj j e e ]38,32[38343432ππωπωππωπ∉≤≤≤≤ (2.6) 其中,)(a υ为构造Meyer 小波的辅助函数,且有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=--0))123(2cos()2()2()(ˆ2/12/1ωπυπππωφ 34343232πωπωππω>≤≤≤ (2.7) 3 小波分析用于图像压缩3.1 图像压缩概述通常所说的图像压缩主要指无损压缩(无失真)和有损压缩(有失真)两大类。

所谓无损压缩是指图像数据经压缩后可以完全得到复原,复原后的图像与原始图像完全一致。

有损压缩则是指经它处理的数据在基本保持原图像的特征的前提下,不可避免地要丢掉一部分原始图像信息。

图像能够进行压缩的主要原因是:(1)原始图像信息存在着很大的冗余度,数据之间存在着相关性,如相邻像素之间色彩的相关性等,消息中这些冗余信息将会产生额外的编码。

如果去掉冗余信息,就会减少消息所占的空间。

(2)在美图系统的应用领域中,人眼作为图像信息的接收端,其视觉对于边缘急剧变化不敏感(视觉掩盖效应),以及人眼对图像的亮度信息敏感,而对颜色分辨率弱等,因此在高压缩比的情况下,解压缩后的图像信号仍比较满意。

基于上述两点,无论采用无损压缩还是有损压缩。

只要损失的数据不太影响人眼主观接受的效果,即可采用。

一个图像作小波分解后,可得到一系列不同分辨率的子图像,不同分辨率的子图像对应的频率是不相同的。

高分辨率(即高频)子图像上大部分分点的数值都接近于0,越是高频这种现象越明显。

对一个图像来说,表现一个图像最主要的部分是低频部分,所以一个最简单的压缩方法是利用小波分解,去掉图像的高频部分而只保留低频部分。

3.2 主要调用命令“whos”用于显示当前MATLAB工作空间的变量,而在命令窗口中输入data后,将显示该数据。

变量查询函数who与whos,作用都是列出在matlab工作空间中已经驻留的变量名清单,不同的是whos在给出驻留变量的同时,还给出他们的维数及性质。

wavedec2是多尺度二维小波分解,调用格式为:[C,L] = wavedec2(X,N,'wname')即对信号X进行N尺度的小波分解,’wname’为所使用的小波名称。

N为正整数。

输出分解结构包括行向量C,它包含计算出的小波变换系数及定义了C中系数的排列的记录矩阵L。

C的组织形式是[A(N)|H(N)|V(N)|D(N)|H(N-1) |...H(1)|V(1)|D(1)],其中A、H、V及D分别表示逼近系数、水平系数、垂直系数及对角系数,小括号中数字的含义如H(N)表示第N次分解的水平系数。

L由两列组成,每一列对应相应的系数矩阵的大小。

3.3 程序流程图载入图像进行小波分解提取高频、低频系数重建系数对低频进行编码量化输出压缩后图像图 3-1 图像压缩流程图4 小波分析用于图像去噪4.1 图像去噪概述噪声可以理解为妨碍人的视觉器官或系统传感器对所接收图像源进行理解或分析的各种因素。

一般噪声是不可预测的随机信号,它只能用概率统计的方法去认识,。

噪声对图像处理十分重要,它影响图像处理的输入、采集、处理的各个环节以及输出结果的全过程。

特别是图像的输入、采集的噪声是个十分关键的问题,若输入伴有较大噪声,必然影响处理全过程及输出结果。

因此一个良好的图像处理系统,不论是模拟处理还是计算机处理无不把减少最前一级的噪声作为主攻目标。

去噪已成为图像处理中极其重要的步骤。

对二维图像信号的去噪方法同样适用于一维信号,尤其是对于几何图像更适合。

二维模型可以表述为ejfi s⋅=δ i,j=0,1,…,m-1+ji,()i),(,(j)其中,e是标准偏差不变的高斯白噪声。

二维信号用二维小波分析的去噪步骤有3步:(1)二维信号的小波分解。

选择一个小波和小波分解的层次N,然后计算信号s到第N层的分解。

(2)对高频系数进行阈值量化。

对于从1到N的每一层,选择一个阈值,并对这一层的高频系数进行软阈值量化处理。

(3)二维小波的重构。

根据小波分解的第N层的低频系数和经过修改的从第一层到第N层的各层高频系数计算二维信号的小波重构。

在这3个步骤中,重点是如何选取阈值和阈值的量化。

4.2 主要调用命令ddencmp的调用格式有以下三种:(1)[THR,SORH,KEEPAPP,CRIT]=ddencmp(IN1,IN2,X)(2)[THR,SORH,KEEPAPP,CRIT]=ddencmp(IN1,'wp',X)(3)[THR,SORH,KEEPAPP,CRIT]=ddencmp(IN1,'wv',X)函数ddencmp用于获取信号在消噪或压缩过程中的默认阈值。

输入参数X为一维或二维信号;IN1取值为'den'或'cmp','den'表示进行去噪,'cmp'表示进行压缩;IN2取值为'wv'或'wp',wv表示选择小波,wp表示选择小波包。

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