matlab小波变换、离散小波变换函数使用

matlab中,连续小波变换、离散小波变换函数使用比较复杂,最近做了个总结。

参考连接

参考1:https://www.jianshu.com/p/56733f6c0a10

参考2:小波变换工具箱(7页)-原创力文档

参考3:《Matlab信号处理》 沈再阳,清华大学出版社,第8章

注意:以下所有函数均为matlab 2020a环境中测试,更早的版本未做测试。

一、连续小波变换

1.1 正变换cwt

1.1.1 语法

语法如下,详细用法可通过命令【doc cwt】详细了解,一般使用时只需用其中两个参数即可:

①wname:小波基的名称:分别对应为:

wname的值 小波基
morse Morse
amor Morlet(Gabor)
bump Bump

②fs:x的抽样频率。当给定fs时,画出的时频图的XY轴分别为实际的时间和频率;不指定时,画出的时归一化频率和采样点。

matlab小波变换、离散小波变换函数使用_第1张图片

1.1.2 示例

cwt函数 用法比较简单,可以举个简单例子如下:其中锥形虚线为影响锥,影响锥范围内的值可信度较高:

clc; clear; close all;

load sumsin;
x = sumsin(1:500);
x = x + randn(1, length(x));
Fs = 10;
figure;     cwt(x, 'amor');     % 不指定Fs
figure;     cwt(x, 'amor', Fs);     % 指定Fs

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1.2 反变换icwt

1.2 .1 语法

用法基本同正变换,其中参数说明如下:

wt:正变换得到的矩阵;

xrec:反变换重构的信号。注意重构的信号和原信号还是有区别的。

matlab小波变换、离散小波变换函数使用_第3张图片

 1.2.2 示例

clc; clear; close all;

load sumsin;
x = sumsin(1:500);
x = x + randn(1, length(x));
Fs = 10;
[wt, f] = cwt(x, 'amor', Fs);     % 指定Fs
xrec1 = icwt(wt, 'amor');       % 反变换,指定小波基
xrec2 = icwt(wt, f, [0.06, 0.31]);       % 反变换,指定频率范围可实现滤波效果。

subplot(311);   plot(x);        title('x');
subplot(312);   plot(xrec1);    title('全频率小波逆变换')
subplot(313);   plot(xrec2);    title('针对部分频率范围进行小波逆变换')

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二、离散小波变换 

2.1 函数总结

2.1.1 函数列表

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 2.1.2 小波分解图

2.1.2.1 小波分解的算法步骤

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matlab小波变换、离散小波变换函数使用_第7张图片

 

2.1.2.2  小波重构的算法步骤

其实就是上采样后分别通过低通、高通滤波器。

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 2.2 小波基总结

使用离散小波变换时,经常会设置错小波基函数。因为离散小波变换的小波基参数wname的格式应给为【wavelet_name】+[number]。具体总结如下:

wname的值 小波基名称 N取值
morl Morlet小波 -
mexh 墨西哥草帽小波 -
meyr Meyer小波 -
haar Haar小波 -
dbN 紧支集正交小波 1,2,3,...
symN 近似对称的紧支集正交小波 通常取2~8
coifN Coiflet小波 1~5
biorNr,Nd 双正交样条小波。r-重构;d-分解 1~6

2.3 示例

2.3.1 dwt、idwt

clear all;
load sumsin;
x = sumsin(1:500);
[cA, cD] = dwt(x, 'db2');
x_idwt = idwt(cA, cD, 'db2');

subplot(411);   plot(x);    title('x');
subplot(412);   plot(cA);   title('cA of dwt'); xlim([1, length(x)]);
subplot(413);   plot(cD);   title('cD of dwt'); xlim([1, length(x)]);
subplot(414);   plot(x_idwt);   title('idwt'); xlim([1, length(x)]);

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 2.3.2 wavedec、waverec、wrcoef

clear; 

load sumsin;
x = sumsin(1:500);
[c, l] = wavedec(x, 3, 'db3');
subplot(521);	plot(x);    title('x');   xlim([1, length(x)]);

xx = waverec(c,l,'db3');
subplot(522);	plot(x);    title('waverec重构信号');   xlim([1, length(x)]);

subplot(523);   plot(c);    title('wavedec-3个尺度分解结果');   xlim([1, length(x)]);

for i=1:3
    a1 = wrcoef('a', c, l, 'db3', i);      % a-低频重构,d-高频重构
    subplot(5,2, 2*i + 3);   plot(a1);    
    title(['wrcoef-从第', num2str(i),'个尺度的低频分量重构到0级']);   xlim([1, length(x)]);
end

for i=1:3
    a1 = wrcoef('d', c, l, 'db3', i);      % a-低频重构,d-高频重构
    subplot(5,2, 2*i + 4);   plot(a1);    
    title(['wrcoef-从第', num2str(i),'个尺度的高频分量重构到0级']);   xlim([1, length(x)]);
end

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 2.2.3 upwlev、upcoef

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