小波阈值去噪算法
小波去噪 阈值处理
小波去噪阈值处理小波去噪是一种非常有效的信号处理方法,可以用于降低信号噪声对信号质量的影响,在很多应用场景中得到了广泛的应用,例如图像处理、语音处理、生物信号处理等。
而阈值处理是小波去噪过程中的一个关键环节,它决定了去除噪声的效果和保留信号细节的程度。
本文将详细介绍小波去噪和阈值处理的原理、方法和应用。
一、小波去噪原理小波去噪的基本原理是利用小波变换将信号分解成不同频率的子信号,然后通过对不同频率子信号进行阈值处理来去除噪声。
具体步骤如下:1. 将原始信号进行小波分解,得到多个尺度和频带的子信号。
2. 对每个子信号进行阈值处理,将小于某个阈值的系数置为0,大于阈值的系数保留。
3. 将处理后的子信号进行小波重构,得到去噪后的信号。
小波去噪的实现可以采用基于硬阈值或软阈值的方法。
硬阈值法:当小波系数绝对值小于阈值时,将其置为0。
软阈值法:当小波系数绝对值小于阈值时,将其置为0;当小波系数绝对值大于阈值时,用系数减去阈值的符号函数乘以阈值得到新的系数。
二、阈值确定方法阈值处理的成功与否取决于选择适当的阈值。
阈值的确定是小波去噪的核心问题之一,以下是几种比较常见的阈值确定方法:1. 固定阈值法:直接将固定的阈值应用到所有子带中。
缺点是不同信号质量和性质的信号适用的阈值不同,固定阈值法不灵活。
2. 聚类阈值法:将小波系数按大小排序,按固定的步长确定一定数量的阈值。
计算每个子带中小于阈值的系数的平均值和标准差,再将它们作为该子带的阈值参数。
缺点是对于每个信号,都需要多次试验选择最优的步长。
3. 利用样本特征值确定阈值:对于多种不同性质的样本,提取其中一定的特征值,如样本的均值或中值,并将其作为阈值对待。
缺点是对于不同的信号,需要多次测试阈值的灵敏度。
4. 神经网络法:利用神经网络的训练能力,让神经网络自己学习适合某种类型信号的阈值算法。
神经网络法带有较强的自适应性和实时性,但缺点是需要大量的样本数据和更高的计算复杂度。
一种改进小波阈值的图像去噪算法
( 1 . Ar my Of f i c e r Ac a d e my O f PLA, He f e i 2 3 0 03 1 ) ( 2 . Ar my Of f i c e r Ac a d e my o f PLA ,H e f e i 2 3 0 0 3 1)
Ab s t r a c t I n i ma g e p r o c e s s i n g,a p p l i c a t i o n s wa v e l e t — b a s e d i ma g e d e n o i s i n g a l g o r i t h ms i s a h o t p o i n t .I n t h i s p a p e r , i mp r o v e d wa v e l e t t hr e s h o l d i n g d e n o i s i n g i s pr o p o s e d .I t ha s t h e a d v a n t a g e o f s o f t a n d ha r d t hr e s h o l d i n g . Ra mp t h r e s h o l d f u nc t i o n i s u s e d t o o .Th e i ma ge i s p r o— c e s s e d b y wa v e l e t t h r e s h o l di ng d e n o i s i n g, we c a n ha v e l i t t l e mi n i mi z e s t h e me a n s q u a r e d e r r o r a n d mo r e s i gn a l — t o — n oi s e r a t i o ,a n d t h e Gi b b s e f f e c t c a n be e l i mi n a t e d e f f e c t i v e l y .Ex p e r i me nt r e s ul t s s h o w t h a t t h e p r o p o s e d a l g o r i t h m i s be t t e r t h a n t he e x i s t i n g i ma g e d e n o i s i n g a l g o— r i t h ms u s i n g s o f t a n d h a r d t h r e s h o l d i n g, a n d t h e o p e r a t i o n i s mo r e s i mp l e a n d d i r e c t . K e y W or d s i ma g e d e no i s i n g,wa v e l e t t r a n s f o r m ,t hr e s h o l d i n g,e mu l a t i on Cl a s s Nu mb er TP3 0 ] . 6
改进的小波阈值去噪算法及其实现
式中 :() 是 经小波算法处理后 , 增强后 的语 音信号
为 ;走 . ()
干净 . 阈值 函数虽然连续性好 , ]软 但估计小波 系数 与含噪信号的小波系数间存在恒定 的偏差 , 给重构 语音带来 不可避 免 的误差 , 使语 音清 晰度大大 降 低 .
由于 噪声 分 量 随着 小 波 系数 增 大 而逐 渐 减小 ,
硬 、 阈值法 虽然 在实 际 中得到 了广泛应 用 , 软 但
噪语音信号 () 志 的数字模型如下 :
( )一 ( )+ ( ) 志 忌 走 () 1
这些算法本身存在着一些缺陷. 阈值方法中, 硬 对大 于阈值的小波系数不加处理 , 但实际情况中, 大于阈
值 的小 波系数 中也 存 在 噪声 , 因此 对 噪声 清 除 不 够
.
们震 信嫡理 约条一5 的 大息原, 束件 。≤ 在 .
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系数 矢量 ' 式 如
在 环索 求 △ 束 件 取 实 循 搜 法解 和 条 下 最 重 。 约 大值 差 : 嘉
实 验验 证 , 改进 算 法 可实 现 高 质 量 的语 音 去 噪 效 该
音信号进行小波变换 , 将有用信号 的能量集 中到某 些 频带 的少 数 系数 上 , 过将 其 他 频 带 上 的小 波 系 通 数置零或给予小的权重, 即阈值处理 , 达到有效抑制 噪 声 的 目的. 小波 阈值 去 噪流程 如 图 1 所示 .
第3 O卷
第6 期
自适应小波阈值去噪原理
自适应小波阈值去噪原理小波变换的出现为信号处理领域带来了新的处理方法,其中的小波阈值去噪技术由于其出色的去噪效果而备受关注。
该技术在如何确定阈值方面存在许多争议,为了解决这个问题,自适应小波阈值去噪技术应运而生。
本文将详细介绍自适应小波阈值去噪技术的原理和实现方式。
小波阈值去噪技术是基于小波变换的信号去噪方法,其基本原理是:将噪声信号通过小波变换转换到小波域,利用小波变换的分解性质将噪声和信号分开,通过加入阈值进行噪声的滤除,然后将小波域上的信号逆变换回时域,得到经过去噪后的信号。
具体来说,对于一个长度为N的信号$x(n)$,它可以进行小波变换得到其小波系数$CJ_k$,即:$$CJ_k = \sum_{n=0}^{N-1}x(n)\psi_{j,k}(n)$$$\psi_{j,k}(n)$为小波基函数,它们可以由小波变换的不同种类选择。
通过多层小波分解,可以得到多个小波系数矩阵$CJ_{nj}$,其中$n$表示小波变换的层数,$j$表示小波系数的关键字,$j=(n,j)$。
在小波域中,噪声和信号的表现方式不同。
通常情况下,信号的小波系数分布在某个范围内,而噪声则分布在零附近。
我们可以通过以零为中心的阈值将小波系数分为两部分:大于阈值的系数表示信号成分,小于阈值的系数表示噪声成分。
然后将小于阈值的小波系数清零,再通过逆变换将小波系数转换回原始信号。
小波阈值去噪技术的核心问题是如何确定阈值。
传统的小波阈值去噪技术采用全局阈值,所有小波系数均采用同一个阈值进行处理。
这种方法可能会使信号丢失部分重要信息,从而影响其质量。
如果在将全部小波系数同时处理时,不同频带的信号成分和噪声带宽差异较大,无法很好地选取合理的阈值。
为了解决这些问题,自适应小波阈值去噪技术应运而生。
该方法采用自适应阈值,在不同频带上分别应用不同的阈值,以便更好地保留信号信息。
自适应小波阈值去噪技术的步骤如下:1. 利用小波变换将噪声信号转换到小波域。
图像采集中基于小波变换阈值去噪算法研究
( ) 式4
( 5 式 )
分 尽可 能 的小 .需要 在 频 域就 可 以通 过 时不 变滤 波方
法 将信 号 同噪声 区分开 。 当它们 的频 域重 叠时 。 而 这种 方 法就 无 能为 力 了。 如果 采 用线 形小 波 的分析 方法 。 但 是 可 以通过 选择 不 同 的基 的方 法 .使 得在 相应 坐标 系 统 内 的信号 同 噪声 的重 叠 尽可 能 小 。这样 就 可 以通过 抑 制不 需频 带 的信号 。 而达 到去 噪 的 目的。 图像 采集 在
。
( 6 式 )
中利用 基于 小波 变换 阈值 去噪 算法 .可 以有效 克 服小 He e b r 不 准原 理 。将 不 同 a b值 下 的 时频 窗 口 i n eg测 s . 波 阈值 去噪 算法 的一 些 缺 陷 . 高 图像 质 量 。 提 绘 在 同一 个 图上 , 得到 小波 基 函数 的相平 面 ( 图 1 就 如
另 外 , 小波 变换 过程 中必须 保持 能量 成 比例 , 在 即:
3基 于小 波 阈值 的图像去 噪方法
31基 本算法 . . 设 是 大小 为 x 原始 无 噪声 图像 . 一 个 在 Ⅳ s是
』 (6 d=J: )x ( ) 1 口)b+d ( = o ) a
其 中 =
(6・( 口 ) 譬) ,
0 为 。
( ) 式8
波逆 变换 为 :
厂 = ( 专 )
数上。
e n, ( 学 . ( 孚, ( 1 , 式1 )
的 容许 性条 件 。
同样 的方 法 可 以推广 到 两个 或两 个 以上 的 变 量 函
21 0 2年 第 3期
福 建 电
一种改进的小波阈值去噪算法及其仿真分析
种改进 的小 波阈值去 噪算法及 其仿真分析
李永 军 。 等
一
种改进 的小波 阈值 去噪算法及其仿 真分析
An I p o e a eltTh e h d De osn g i m n t m ua i ay i m r v d W v e s ol n iig Alor h a d I Si lt r t s on An lss
突变部分 , 且噪声也不是平稳的 白噪声 , 采用传统 的傅
里叶变换对 这种信号 进行 消噪 , 效果 不 明显 。而小 波 变换 法 由于具有时频局部 化 、 小波基选 择灵活 、 计算速
信号 ( ) n 0 12 … , n ( = , , , N一1 。对信号 ( ) ) r 作离散 t
李永
马 互元 彼 永曰 | J
000 ) 503
( 军械 工程 学院导 弹工程 系, 河北 石 家庄
摘 要:针对小波阈值去噪方法中传统软硬阅值法各 自 存在的缺点 , 提出了开方法阈值去噪法。该方法对阈值的处理采用开方逼近的
思路 , 曲线 能很快 逼近硬 阈值 方法 曲线 , 使其 并具有较 好 的连 续性 , 服 了硬 阈值 法 不连续 和软 阈值 法有 恒定偏 差 的缺点 。通 过仿 真试 克 验将 开方法 与其 他三种 方法 的去噪效果进 行 了对 比。结果证 明 , 法兼顾 了软硬 阈值 法的优点 , 新方 去噪效果更 好 , 噪比更高 。 信
0 引言
在实际工作 中, 检测 到 的信号 中都夹 杂着各 种干 扰信号 ( 噪声 ) 这些干扰信号 的存在严 重影 响了信号 ,
本身 。为了更好号往往 包含 许多尖 峰或 信
系统输 出信号 , 即观测信号 () t可表示为 :
小波阈值去噪,信号去噪,小波变换,傅里叶变换
小波阈值去噪,信号去噪,小波变换,傅里叶变换小波阈值去噪是一种常用的去噪方法,基于小波变换的原理。
小波变换是一种在时间-频率领域上分析信号的工具,它将信号分解为不同尺度的小波函数,进而揭示信号的瞬时特性和频率信息。
傅里叶变换则是将一个信号在时域和频域之间进行转换。
小波阈值去噪的步骤如下:
1. 对信号进行小波变换,将信号分解为多个尺度的小波系数。
2. 对每个尺度的小波系数进行阈值处理,将绝对值小于某个阈值的系数置零,保留绝对值较大的系数。
3. 对处理后的小波系数进行逆变换,得到去噪后的信号。
小波阈值去噪的关键在于如何选择合适的阈值,通常会使用软阈值或硬阈值进行处理。
软阈值将绝对值小于阈值的系数置零,并对绝对值较大的系数进行调整。
硬阈值则只保留绝对值较大的系数,将绝对值小于阈值的系数置零。
与小波阈值去噪相比,傅里叶变换是一种全局变换方法,它将信号转换到频域中,展示了信号包含的不同频率成分。
傅里叶变换的主要特点是能够提供信号的频率信息,但无法提供信号的时域信息。
因此,在处理非周期性信号时,小波变换通常被认为是一种更有效的方法。
总结起来,小波阈值去噪和傅里叶变换是两种常用的信号处理方法,前者基于小
波变换,在时-频域上分析信号并通过阈值处理实现去噪,而后者则是通过将信号转换到频域中以展示信号的频率成分。
基于小波系数变换的小波阈值去噪算法改进
信号 的去噪一直是信号处理中备受关注的一个 问
题, 而小 波去 噪 是 近 年 来 兴 起 的极 为 有 效 的 去 噪 方 法 之一 J l。其 中小 波 阈 值 去 噪 由 D nh ooo和 Jh s n ont e提 o 出 I 并 证 明其 逼近 原信 号 的最 优估 计 ¨ , 在 B sv 5 j且 eo
摘 要 :小波阈值去噪是近年兴起的一种较好的去噪算法, 其一关键点在于准确的选取阈值将细节信号和噪声信
号 区分 开来 。该 文提出 了一种算法对小波 系数进行 变换 , 将难 以区分信号 和噪声的区域放大 , 以利 于阈值 的选取 , 从而 达
到改进 小波阈值去噪的 目的。通过使用传统 阈值去 噪算 法和该改进算 法进行仿 真 , 果表 明改进算法对 去噪指标 S R、 结 N
空间中, 小波 阈值 去 噪与 线性 去 噪方 法 相 比, 收敛 速 度 更快 。 卜
强 的去数据 相 关 性 , 能 够 使 信 号 的 能 量 在 小 波 域 集 它
中在一些大的有限的信号的小波变换 系数要大于噪声
的小 波变换 系数 , 即 可 以认 为 幅值 比较 大 的小 波 系 也 数 一般 以信 号 为 主 , 幅 值 较 小 的 系数 在 很 大 概 率 上 而 是 噪声 。于是 可 以找 到 一 个 合 适 的 阈值 , 波 系 数 大 小 于 阈值 的认 为其 是 由信 号 引起 的 , 而小 于 阈值 的小 波 系数则 由噪声 引起 的 , 而 可 以对 由噪 声 引 起 的小 波 从
振
第3 O卷 第 1 O期
动
与
冲
击
J OURNAL OF VI BRAT ON I AND S HOCK
基于自适应小波阈值的心电信号去噪算法
中 图分 类 号 : T N 3 0 1 . 6 文 献 标识 码 : B
Br i g e— - Ma s s a r t Po l i c y o f App l i c a t i o n
o f ECG Ba s e d o n Wa v e l e t Thr e s h o l d De— — No i s i ng
ABS T RACT : I n EC G a c c u r a t e me a s u r e me n t p r o b l e m .t h e n o i s e a f f e c t s t h e a c c u r a c y o f me a s u r e me n t .An i mp r o v e d
Wa v e l e t t h r e s h o l d f u n c t i o n wi t h a d a p t i v e t h r e s h o l d p r o c e s s i n g o f B r i g e—Ma s s a r t s t r a t e g y wa s p r e s e n t e d i n o r d e r t o b e t t e r i d e n t i f y t h e E CG.T h e s h o r t c o mi n g s o f t r a d i t i o n a l t h r e s h o l d d e—n o i s i n g a n d o s c i l l a t i o n c a n b e a v o i d e d wi t h t h i s me t h o d .T h e n o i s e a n d s i g n a l c o mp o n e n t s c a n b e s e p a r a t e d l f e x i b l y b y a d a p t i v e t h r e s h o l d v a l u e .A t l a s t ,t h e s i g n a l s i n MI T—B I H EC G s i g n a l d a t a b a s e w e r e a n a l y z e d .T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e p h e n o me n a o f o s c i l l a t i o n i n p a r t i c u l a r t h e P R i n t e r v a l o f EC G c a n b e i n h i b i t e d b y t h e i mp r o v e d a d a p t i v e t h r e s h o l d a l g o i r t h m.A n d t h e s i g n a l —t o—n o i s e r a t i o i s
PSO优化阈值小波去噪算法
作者简介 :吴延 科 ( 98一) 17 ,男 ,河南 方城 人 ,助教 ,硕 士 ,主要从 事 智能计 算及 小波 分析研 究 ;晏 男 ,云南富源人 ,教授 ,主要从事矩阵论 、群论研究 。
18 0
林 ( 99一) 15 ,
吴 延科 ,等 :P O优 化 阈值小 波 去噪算 法 S 去 噪算 法有 很 多种 ,其 中小 波 阈值 去 噪 算 法 是 计 算量 最 小 、最 简 洁 的 一种 。该 方 法认 为 ,在 一 个 含 噪 的信 号 中 ,经 小 波 变换 之 后 ,真 实信 号 对 应 的 小 波 系数 幅 值 大 ,但数 目较 少 ,集 中在 尺 度 系数 部 分 ;噪声 对 应 的小 波 系 数 经 小 波 变换 后 幅 值 减 小 , 而 个数 很 多 ,集 中在细 节 系数部 分 。基 于这 一 思想 , D nh 出 了硬 阈值 和 软 阈值 的去 噪算 法 ,把 幅值 ooo提
收 稿 日期 : 2 1 0 0 00— 3— 2
入一个速度 阈值 。当 由( ) 1 式得到 的速度大于 时 ,重新设定速度为 ;小 于 一 时,重新
设 定为 一
≤ 1 0E] . 3
。
一般 可 取
=
,其 中 0 1 } . ≤j
2 小波 阈值去噪算法
基 金项 目 :文 山学 院科 研 基 金 项 目“ S P O算 法 的统 计 分 析 和 种 群 多样 性 研究 ” 0 WS Q 4 (9 Y 0 )
制 。 问题 的关键在 于优 化 函数 的构 造 。 关键 词 :小波 阈值 去噪 ;粒子群 ;P O S
中图分类 号 :0 4 文献 标识码 : 2 A 文章编 号 :17 9 0 (0 0)3— 1 8— 4 6 4— 2 0 2 1 0 0 0 0
小波阈值去噪算法
小波阈值去噪算法小波阈值去噪算法是一种常见的信号去噪方法,其基本思想是利用小波变换将信号转换到小波域,在小波域中对信号进行阈值处理,从而去除噪声成分,最后再将信号转换回时间域得到去噪后的信号。
本文将按照以下顺序介绍小波阈值去噪算法的相关内容:小波变换、信号去噪原理、小波阈值去噪算法步骤、小波阈值去噪算法的改进和应用等方面。
一、小波变换小波变换是一种多分辨率分析方法,在时频域上具有非常好的局部性和多尺度分析能力。
通过小波变换,可以将信号分解为不同频率分量,从而可以更好地分析和处理信号。
小波变换的基本思想是将原始信号通过一组基函数进行线性组合,得到信号在不同尺度和位置的频率分量。
小波变换中,通常采用小波函数作为基函数,小波函数具有局部性、正交性和可变性的特点,可以更好地适应信号的局部性质,从而在频域中更好地表现出信号的特性。
二、信号去噪原理在信号处理中,噪声是一个不可避免的问题,噪声会对信号的质量和精度产生很大的影响。
为了提高信号的质量和精度,需要对信号进行去噪处理。
信号去噪的基本原理是将噪声和信号进行分离,从而得到去噪后的信号。
在频域中,通过小波变换可以将信号分解为不同频率成分,在小波域中,信号的高频分量通常是噪声成分,低频成分通常是信号成分。
利用小波域中的分解性质,可以对信号的高频分量进行阈值处理,将低于一定阈值的高频成分置零,从而达到去除噪声的目的。
最后,将处理后的信号通过小波反变换回到时域中,得到去噪后的信号。
三、小波阈值去噪算法步骤小波阈值去噪算法的步骤如下:1. 采集原始信号并进行小波变换,得到信号的分解系数。
2. 对信号分解系数进行阈值处理,设置一个阈值T,将小于T 的分解系数置零。
3. 通过小波反变换将处理后的分解系数得到去噪后的信号。
四、小波阈值去噪算法的改进和应用小波阈值去噪算法是一种简单有效的信号去噪方法,但其存在一些问题,例如对于存在小幅度信号变化的信号,容易将低幅度的信号误判为噪声并去除,影响信号的重要信息。
小波变换的阈值选取与去噪效果评估方法
小波变换的阈值选取与去噪效果评估方法小波变换是一种常用的信号分析方法,可以将信号分解成不同频率的子信号,从而实现信号的去噪和特征提取。
在小波变换中,阈值选取是一个重要的步骤,它决定了去噪效果的好坏。
本文将介绍小波变换的阈值选取方法,并探讨如何评估去噪效果。
一、小波变换的阈值选取方法小波变换的阈值选取方法有很多种,常用的有固定阈值法、基于统计特性的阈值法和基于小波系数分布的阈值法。
1. 固定阈值法固定阈值法是最简单的阈值选取方法,它将小波系数的绝对值与一个固定阈值进行比较,大于阈值的系数保留,小于阈值的系数置零。
这种方法简单直观,但对于不同信号的去噪效果不一致,需要根据实际情况进行调整。
2. 基于统计特性的阈值法基于统计特性的阈值法是根据信号的统计特性来选择阈值。
常用的方法有均值绝对偏差(MAD)和中值绝对偏差(MAD)。
MAD方法是通过计算小波系数的平均值和标准差来确定阈值。
具体步骤是先计算小波系数的平均值和标准差,然后将平均值加减一个倍数的标准差作为阈值。
一般情况下,取倍数为2或3可以得到较好的去噪效果。
3. 基于小波系数分布的阈值法基于小波系数分布的阈值法是根据小波系数的分布特点来选择阈值。
常用的方法有软阈值和硬阈值。
软阈值将小于阈值的系数置零,并对大于阈值的系数进行缩放。
这种方法可以保留信号的主要特征,同时抑制噪声。
硬阈值将小于阈值的系数置零,而大于阈值的系数保留。
这种方法对于信号的边缘特征保留较好,但可能会导致一些细节信息的丢失。
二、去噪效果评估方法选择合适的阈值选取方法可以实现较好的去噪效果,但如何评估去噪效果也是一个关键问题。
下面介绍两种常用的评估方法。
1. 信噪比(SNR)信噪比是一种常用的评估指标,它可以衡量信号与噪声的相对强度。
计算公式为SNR = 10 * log10(信号能量 / 噪声能量)。
当SNR值越大,说明去噪效果越好。
2. 均方根误差(RMSE)均方根误差是评估去噪效果的另一种指标。
小波阈值去噪的基本原理_小波去噪阈值如何选取
小波阈值去噪的基本原理_小波去噪阈值如何选取小波阈值去噪的基本原理小波阈值去噪的基本思想是先设置一个临界阈值,若小波系数小于,认为该系数主要由噪声引起,去除这部分系数;若小波系数大于,则认为此系数主要是由信号引起,保留这部分系数,然后对处理后的小波系数进行小波逆变换得到去噪后的信号。
具体步骤如下:(1)对带噪信号f(t)进行小波变换,得到一组小波分解系数Wj,k;(2)通过对小波分解系数Wj,k进行阈值处理,得到估计小波系数Wj,k,使Wj,k-uj,k尽可能的小;(3)利用估计的小波系数Wj,k进行小波重构,得到估计信号f(t),即为去噪后的信号。
提出了一种非常简洁的方法对小波系数Wkj,进行估计。
对f(k)连续做几次小波分解后,有空间分布不均匀信号s(k)各尺度上小波系数Wkj,在某些特定位置有较大的值,这些点对应于原始信号s(k)的奇变位置和重要信息,而其他大部分位置的Wkj,较小;对于白噪声n(k),它对应的小波系数Wkj,在每个尺度上的分布都是均匀的,并随尺度的增加Wkj,系数的幅值减小。
因此,通常的去噪办法是寻找一个合适的数作为阈值(门限),把低于的小波函数Wkj,(主要由信号n(k)引起),设为零,而对于高于的小波函数Wkj,(主要由信号s(k)引起),则予以保留或进行收缩,从而得到估计小波系数Wkj,它可理解为基本由信号s(k)引起,然后对Wkj进行重构,就可以重构原始信号。
本文提出的小波阈值去噪方法可以分为5步描述:(1)对带噪图像g(i,j)进行s层正交冗余小波变换,得到一组小波分解系数Wg(i,j)(s,j),其中j=1,2,s,s表示小波分解的层数。
小波阈值去噪法有着很好的数学理论支持,实现简单而又非常有效,因此取得了非常大的成功,并吸引了众多学者对其作进一步的研究与改进。
这些研究集中在两个方面:对阈值选取的研究以及对阈值函数的研究。
阈值的确定在去噪过程中至关重要,目前使用的阈值可以分为全局阈值和局部适应阈值两类。
基于Shannon熵的自适应小波包阈值函数去噪算法研究
第37卷第16期振动与冲击JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.37No. 16 2018基于Shannon熵的自适应小波包阈值函数去噪算法研究周建,向北平,倪磊,艾攀华(西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室,四川绵阳621000)主商要:小波包去噪算法的关键问题在于对信号进行去噪时,如何有效地消除噪声且尽可能地保留原始信号的小 波包系数。
传统阈值函数由于无可调节参数,其去噪形式固定,无法根据小波包分解系数的噪声成分自适应地进行调整,去噪效果有待提升。
据此,将Shannon信息熵作为调节参数引人小波包阈值函数中,提出一种基于Shannon熵的自适应小波包阈值去噪算法,对信号进行小波包分解并计算最大分解尺度小波包系数的Shannon熵值,依据该值对阈值函数进行调整,以实现在强噪声背景下对小波包系数进行大尺度的收缩,而在弱噪声背景下实现阈值收缩的平滑过渡。
采用该方法对仿真信号与轴承振动实验信号进行去噪分析,并与其它小波包阈值去噪算法相对比,结果表明该方法去噪效果更好且在滤除噪声的同时有效地保留了信号的原始特征。
关键词!Shannon熵;小波包去噪;阈值函数;振动信号中图分类号:T N911.72;T H165+.3文献标志码:A DOI:10.13465/j. cnki. jvs. 2018. 16.030Astudy onadaptive wavelet packet threshold functionde-noising algorithm basedon Shannon entropyZHOUJian, XI A NGBeiping, NI Lei, AI Panhua(Manufacturing Process Testing Technology Key Laboratory of tlie Ministry of Education,Southwest University of Scienceand Technology,Mianyang 621000,China)Abstract!The key problem of tlie wavelet packet de-noising algoritlim is effectively eliminating noise while retaining as many of the original signal wavelet packet coefficients as possible.Due to the lack of adjustable parameters and the fixed de-noising form,the traditional threshold function fails to adjust adaptively based on the noise contribution of wavelet packet decomposition coefficients,and the de-noising effects have yet to be improved.Therefore,Shannon entropy was introduced as the adjusting p arameter in the wavelet packet threshold function.To shrink wavelet packet coefficients on a large scale under a strong noise background and a smooth transition for threshold shrinkage under weak noise background,an adjustable wavelet packet threshold de-noising algorithm based on Shannon entropy was proposed.The wavelet packet method,and the Shannon entropy of wavelet packet coefficients in the largest decomposition dimension was calculated for the adjustment of threshold function.The de-noising analysis of the simulation signal,the bearing vibration experimental signal based o n the method above,and other wavelet threshold de-noising algorithms show that the new method has a greater de-noising effect and effectively retains original features of the signal whil Key words:Shannon entropy;wavelet packet de-noising;thresiiold function;vibration signal非平稳信号的细节部分含有大量的特征信息,而实际 采集到的信号往往包含严重噪声,导致特征信息无法显露,因此寻求一种有效的信号去噪方法尤为重要。
小波阈值去噪算法
小波阈值去噪算法小波阈值去噪算法(Wavelet threshold denoising algorithm)是一种常用的信号去噪方法。
它基于小波变换(Wavelet transform)和阈值处理(Thresholding),通过将信号分解为不同频率的子带,并对子带系数进行阈值处理,从而去除信号中的噪声。
小波变换是一种多尺度分析的方法,可以将信号在时间和频率上进行分解。
它将信号分解为低频和高频部分,低频部分反映了信号的整体趋势,而高频部分则反映了信号的细节信息。
小波变换的一个优点是可以通过改变小波基函数的选择来适应不同类型的信号。
阈值处理是指对信号中的小波系数进行幅值截断的操作。
假设子带系数为c,阈值处理函数定义为T(x),则阈值处理的过程可以用以下公式表示:d=c*T(,c,)其中,c,表示系数的幅值,T(x)为阈值处理函数,d为处理后的系数。
阈值处理函数一般有硬阈值(Hard thresholding)和软阈值(Soft thresholding)两种形式。
硬阈值函数定义如下:T(x) = 0, if ,x,< λT(x) = x, if ,x,≥ λ其中,λ为阈值。
软阈值函数定义如下:T(x) = 0, if ,x,< λT(x) = sign(x)(,x,-λ), if ,x,≥ λ其中,sign(x)为x的符号。
1.对输入信号进行小波变换,将其分解为不同尺度的子带。
2.对每个子带的系数进行阈值处理,得到处理后的系数。
3.对处理后的系数进行逆小波变换,得到去噪后的信号。
在实际应用中,选择合适的小波基函数和阈值值对去噪效果有重要影响。
常用的小波基函数包括Daubechies小波、Haar小波、Symlets小波等。
阈值的选择可以通过交叉验证的方法进行,或者根据信噪比等指标来确定。
总之,小波阈值去噪算法是一种基于小波变换和阈值处理的信号去噪方法。
通过对信号进行小波变换和阈值处理,可以去除信号中的噪声,保留信号的重要信息。
自适应小波阈值去噪算法及在图像处理中的应用
并 通 过 最 小 化 贝 叶 斯 估 计 风 险 来 获 得 小 波 系 数 的最
o tma h e h l a a t rb sng mi p i tm eh d I h s t e sr n efa a tto p i lt r s od p r mee y u i d o n t o . t a h to g s l— d p a in,smp e c lul— i l 部 分都不 可避 免地 含有
于贝 叶斯 理 论降 噪 的方 法 , 据 大 量 统 计 的结 果 为 根
各种 噪声 , 了提 高 图像 的有 效 性 , 进 一 步 研 究 为 为
做 好准 备 , 需要采 用 一 定 的方 法 去 除 图像 中存 在 的
g rt m sp o o e o ih wa r p s d. I a e ie t e t r s od o v l ta l ssa tm ai al c o d n o t e n ie tc n d cd h h e h l fwa ee nay i u o tc ly a c r i g t h o s
c a a t r si s i v l t ta so m , t e a e NR a u c i n o it r p r me e nd a q i e h h r c e itc n wa e e r n f r h n t k s PS s a f n to f f e a a l tr a c u r s t e
to g o e n ii g r s l a O o in, o d d - osn e u t nd S n. Ex e i n e u t h w h tt i e me h d i u h b te h n p rme tr s lss o t a h s n w t o sm c e trt a
一种改进的语音数据小波阈值的去噪算法
Mii x 方法则是在极值估计器的基础上产 生一个最小均 n mai 方误差的极值【。以上几种方法各有优势,在本文的去 噪处 2 1
了进一步的改善 , 能够较好的提 高语音信号的信噪 比,实现
高 质 量 的语 音 去 噪 。
理 中,经过实际去噪后效果 的比较,我们选用 了一种基于
sto g q l 规则的改进型阈值估计方’【: : 、 / + , w o 法 , J1 】 )
波系数 c, ok j进行阈值处理, 得到估计小波系数 日 , , 使得
尽可能接近纯净信号的小波变换系数 。
( )对 小 波 分 解 的 ,层低频 系数和经过阈值函数处理 3
.
模极大值法主 要适用于信号 中混有 白噪声且奇异 点较 多的情 况,该方法能较好 的保 留反映信号特征 的奇异 点信 息,避免去噪后人为震荡噪声的产 生。 平移不变量法主要适 用于信号 中含有不连续点的情况 , 以上两种方法计算过程过
Mirc mp t p l ain o 2 , o1 , 0 0 co o ue A pi t s 1 6 N . 2 1 r c o V . 1
文 章编 号 :1 0.5 X(0 01.0 00 0 77 7 2 1)10 6 .2
一
技 术交 流
微 型 电脑应 用
21 0 0年 第 2 6卷第 l 期 l
是 以 上两 种 方 法 的 综 合 , 是 最有 预 测 阈值 变 量 选择 。
应原始信号的特 征尖 峰点能得到很好的保留。 但由于其 阈值 函数在结构上存在的某些缺陷 , 如硬 阈值函数的 1连续性和 i 软阈值函数中恒 定偏差 的存在 , 使得去噪后的信号与原始信 号仍有一定偏差,且可能 引起伪吉布斯现象【 j 2。
基于DSP的小波阈值去噪算法的实现
_ =∑ [ 1 I
。
一
,+ k . g2 , - ] n
( 5 )
转换成容易 实现 的 C语言表达式 :
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,
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l 学
c k :(), 2] []: hnc + k . [
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仿 文 I— 搀 擎 匝 真 件l 馨 握I
图 1 小 波 阈值 去 噪 程 序 流 - () 2] :
Maa 重 构 算 法 公 式 为 : lt l
中 图 分 类 号 :N l. T 9 17 文 献 标 识 码 : A 1 2 小 波 阈 值 去 噪 理 论 .
0 引言
信号在采集 、 转换 和传 输过程 中 , 会不可 避免 的引入 噪 声, 这样就会导致信号失真 , 因此 , 如何从被噪声污染的 信号 中提取出原始信号成为研究 的一个 重要课 题。基 于小波变 换的非线性滤波方法是在 小波变换域 , 通过小波的多层 分解 对小波系数进行 削切 、 阈值处理等 非线性 处理 , 以达 到滤除
山西 电子技 术 21 0 1年第 1期
文 章 编 号 :64 4 7 (0 1 0 —0 70 17 —5 8 2 1 )10 4 —2
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小波阈值去噪算法
一、引言
小波阈值去噪算法是一种常用的信号处理方法,它可以在保留信号主
要特征的同时,去除噪声。
本文将对小波阈值去噪算法进行详细介绍。
二、小波变换
小波变换是一种数学工具,可以将信号分解成不同频率的子信号。
在
小波变换中,使用的基函数是小波函数。
小波函数有多种形式,常用
的有Haar、Daubechies和Symlet等。
三、小波阈值去噪算法原理
小波阈值去噪算法的原理是基于信号在小波域中的分解和重构过程。
首先,将待处理信号进行小波分解,得到各个频带系数。
然后,在每
个频带系数中根据设定的阈值进行处理。
如果某个系数的绝对值低于
阈值,则认为该系数代表噪声,并将其置为0;如果某个系数的绝对值高于阈值,则认为该系数代表信号,并保留该系数。
最后,通过逆小
波变换将处理后的频带系数重构成新的信号。
四、小波阈值去噪算法步骤
1. 选择合适的小波函数和小波分解层数。
2. 对待处理信号进行小波分解,得到各个频带系数。
3. 根据设定的阈值对每个频带系数进行处理。
4. 通过逆小波变换将处理后的频带系数重构成新的信号。
五、小波阈值去噪算法实现
1. 选择合适的小波函数和小波分解层数。
常用的小波函数有Haar、Daubechies和Symlet等,选择不同的小波函数会影响到去噪效果。
一般来说,选择Daubechies或Symlet等多项式型小波函数效果较好。
选择合适的小波分解层数需要根据信号特点和噪声水平进行调整,通
常在3~5之间。
2. 对待处理信号进行小波分解,得到各个频带系数。
可以使用MATLAB等软件实现。
3. 根据设定的阈值对每个频带系数进行处理。
阈值可以根据经验或者
实验结果进行调整。
一般来说,可以选择软阈值或硬阈值方法进行处理。
4. 通过逆小波变换将处理后的频带系数重构成新的信号。
六、总结
小波阈值去噪算法是一种常用的信号处理方法,可以在保留信号主要
特征的同时,去除噪声。
实现小波阈值去噪算法需要选择合适的小波
函数和小波分解层数,并对每个频带系数进行阈值处理。