信号的时频分析与小波分析ppt课件

1、一、实验目的一、实验目的 深化认识信号时域分析、频域分析及时频深化认识信号时域分析、频域分析及时频域分析的特点，进一步了解信号的时频分析的域分析的特点，进一步了解信号的时频分析的根本原理，掌握利用小波变换进展信号的去噪根本原理，掌握利用小波变换进展信号的去噪和紧缩的方法。和紧缩的方法。 实验六实验六 信号的时频分析与小波分析信号的时频分析与小波分析二、二、 实验原理实验原理 信号的傅里叶变换是以正弦类虚指数信信号的傅里叶变换是以正弦类虚指数信号为基函数，其物理概念明晰，对确定性信号和号为基函数，其物理概念明晰，对确定性信号和平稳信号的分析发扬了重要作用。平稳信号的分析发扬了重要作用。 在分析非

2、平稳信号和时变信号时。信号的傅在分析非平稳信号和时变信号时。信号的傅里叶变换分析无法有效地反映信号在某些瞬间的里叶变换分析无法有效地反映信号在某些瞬间的突变。信号的时频分析可以同时获得信号时域特突变。信号的时频分析可以同时获得信号时域特性和频域特性，可以有效地反映信号在不同瞬间性和频域特性，可以有效地反映信号在不同瞬间对应的频率分布。对应的频率分布。 实验六实验六 信号的时频分析与小波分析信号的时频分析与小波分析MATLAB信号处置工具箱提供了信号小波分析的许多函数：(1)小波测试信号函数wnoise可以产生多种测试信号，这些测试信号可含有噪声且信噪比可以设置。其调用格式：x = wnoise

3、(FUN, N)x, xn = wnoise(FUN, N, SQRT_SNR)x, xn = wnoise(FUN, N, SQRT_SNR, INIT)前往变量x：无噪声的测试数据序列；前往变量xn：含有噪声的测试数据序列；调用参数N：表示序列x的长度为2N；调用参数SQRT_SNR：表示信号的信噪比规范方差，噪声是加性高斯(Gaussian)白噪声，均值为0，规范方差为1。调用参数INIT：表示产生高斯噪声的种子(seed)点。实验六实验六 信号的时频分析与小波分析信号的时频分析与小波分析x = wnoise(FUN, N)x, xn = wnoise(FUN, N, SQRT_SNR)

4、x, xn = wnoise(FUN, N, SQRT_SNR, INIT)调用参数FUN：表示信号称号，主要有6种，可以用数值表示，也可以用字符串表示。实验六实验六 信号的时频分析与小波分析信号的时频分析与小波分析数值表示字符串表示FUN = 1FUN =blocksFUN = 2FUN =bumpsFUN = 3FUN =heavy sineFUN = 4FUN =dopplerFUN = 5FUN =quadchirpFUN = 6FUN =mishmash(2) 离散小波变换函数dwt实现一维信号单级离散小波变换。 小波称号以及DWT延拓方式都可以设定。其调用格式为：cA,cD = d

5、wt(x, wname)cA,cD = dwt(x, wname, mode, MODE)前往变量cA：信号DWT对应的近似(Approximation)展开系数前往变量cD：信号离散小波变换对应的细节(Detail)展开系数调用参数x：表示信号序列，相当于 调用参数wname：表示小波称号，参见函数wfilters调用参数MODE：表示信号DWT延拓方式。实验六实验六 信号的时频分析与小波分析信号的时频分析与小波分析kdJkcJ1kcJ(3) 函数wavedec实现对信号进展多级离散小波变换。其调用格式为： C, L = wavedec(x, N, wname)前往变量C：表示信号x各级小波

6、展开系数的矢量前往变量L：表示C中各级展开系数长度的矢量调用参数N：表示信号离散小波变换的级数， 其受序列x的长度限制，且必需为正整数。 (4) 离散小波反变换函数idwt实现一维信号单级离散小波反变换，小波称号以及DWT延拓方式都可以设定。其是函数dwt的逆运算，调用格式为： x = idwt(cA, cD, wname) x = idwt(cA, cD, wname,L)前往变量x：表示信号序列，相当于 调用参数cA：表示信号DWT对应的近似(Approximation)展开系数 调用参数cD：表示信号DWT对应的细节(Detail)展开系数 调用参数L：表示从idwt(cA, cD, w

7、name)前往序列的中心部分截取 L长度数据，LLength(x)。实验六实验六 信号的时频分析与小波分析信号的时频分析与小波分析kdJkcJ1kcJ(5) 函数wavere实现对信号进展多级离散小波反变换， 是函数waverec的逆运算。调用格式： x = waverec(C, L, wname)前往变量x：表示重构的信号调用参数C：表示信号经wavedec得到的各级小波展开系数矢量调用参数L：表示信号经wavedec得到的各级展开系数长度矢量。 实验六实验六 信号的时频分析与小波分析信号的时频分析与小波分析(6) 函数wden实现一维信号的去噪，小波称号以及阈值都可以设定。调用格式为XD,

8、 CXD, LXD = wden(x, TPTR, SORH, SCAL, N, wname)XD, CXD, LXD = wden(C, L, TPTR, SORH, SCAL, N, wname)前往变量XD：表示由噪声信号x的DWT经过阈值去噪后得到的信号；前往变量CXD与LXD：表示信号XD的小波变换，即 CXD, LXD = wavedec(XD, N, wname)调用参数TPTR：表示阈值规那么，主要有rigrsure, heursure, sqtwolog, minimaxi规那么调用参数SORH：表示是soft阈值(s)还是hard阈值(h)调用参数SCAL：表示能否需求设置

9、多重阈值调用参数N：表示信号离散小波变换的级数，为正整数。 实验六实验六 信号的时频分析与小波分析信号的时频分析与小波分析(7) 函数wthcoef实现一维信号的紧缩，调用格式为 NC= wthcoef(d, C, L, N) NC= wthcoef(d, C, L, N, P)前往变量NC：表示由信号x的DWT中系数C经过紧缩后得到的新系数 调用参数d：表示对信号x的DWT的系数C中细节(detail)分量进展紧缩 调用参数C,L：表示由wavedec对信号x进展DWT变换得到的序列调用参数N：表示对系数C中哪些精度的细节分量进展紧缩调用参数P：表示对系数C中细节分量进展紧缩的百分比， N和

10、P需具有一样的长度。实验六实验六 信号的时频分析与小波分析信号的时频分析与小波分析试利用函数wden对含有噪声的doppler信号进展去噪。% 产生含有加性高斯白噪声doppler信号，其信噪比规范方差为5. snr=5; x, xn = wnoise(doppler,11,snr);% 对含有噪声信号xn进展5级DWT，小波基为sym8. lev=5;% 利用soft SURE阈值规那么去噪 xd1= wden(xn, heursure, s, one, lev, sym8);% 显示结果 subplot(3, 1, 1);plot(x); % axis(1 2048 -10 10); ti

11、tle(Original signal); subplot(3, 1, 2);plot(xn);axis(1 2048 -10 10); title(Noisy signal with SQRT-SNR: , num2str(fix(snr); subplot(3, 1, 3); plot(xd1); axis(1 2048 -10 10); title(De-noised signal - Soft SURE);实验六实验六 信号的时频分析与小波分析信号的时频分析与小波分析基于小波的信号去噪 实验六实验六 信号的时频分析与小波分析信号的时频分析与小波分析200400600800100012001400160018002000-10010Original signal0200400600800100012001400160018002000-10010Noisy signal with SQRT-SNR: 502004006008001000120014001600180020