小波变换教程(十三)

倖福魔咒の 提交于 2019-11-29 10:14:56

小波变换网文精粹:小波变换教程(十三)

原文:ROBI POLIKAR. THE ENGINEER'S ULTIMATE GUIDE TO WAVELET ANALYSIS:The Wavelet Tutorial

网址:http://users.rowan.edu/~polikar/WAVELETS/WTtutorial.html

译文转自:http://blog.163.com/renfengyuee@126/blog/static/35943136201091274316370/

十三、连续小波变换(三)

        图3.4和3.5是s=4和s=5时的相同处理过程。注意到窗口宽度的改变是如何使频率分辨率降低的。随着窗口宽度的增大,变换将会夹杂一些低频分量。

        结果,对每一个尺度和时间(间隔),都会得到时间——尺度平面内的一个点。同样比例时计算出来的结果作为时间——尺度平面的行,不同的比例计算出来的结果时间——尺度平面的列。

            

                                                                                          图 3.4

           

                                                                                                图 3.5

        现在,看下面这个例子,看一下小波变换到底是什么样的。考虑图3.6中的非平稳信号。这个例子和在讲STFT时给出的例子很像,除了频率不同之外。如图所示,图中的信号是由四个频率分量组成的,分别为30Hz,20Hz,10Hz和5Hz。

            

                                                                                   图 3.6

        图3.7是信号的连续小波变换。图中的轴分别是平移和缩放,不是时间和频率。不过,平移就对应着时间,因为它表明了母小波的位置。对母小波的平移可以看成是自从t=0时刻开始时间的流逝。而尺度,则是另外一种完全不同的情况了。还记得式3.1吗,s对应频率的反比。换句话说,考虑到分辨率问题时,无论何时我们谈到小波变换的性质,s的反比将会在图中展示时域信号的小波变换。

          

                                                                                        图3.7

        注意到图3.7中小的缩放反映了高频信息,频率随着尺度增加而降低。尺度为0附近的图形实际反映了信号最高频部分,最高尺度处的图形反映了信号的最低配部分。信号中最早出现的分量是30Hz(最高频分量)的,这幅图里则对应着最低尺度的部分。然后是20Hz的分量,第二高频的。5Hz的分量在轴上最后出现,对应着对大的尺度,正如我们所期望的。

          

                                                                                         图3.8

        现在,回忆一下分辨率特征:不像STFT那样,在信号的整个周期内分辨率都是固定的,小波变换的结果对高频信号具有高时间分辨率和低频率分辨率,对低频信号具有高频率分辨率和低时间分辨率。为了更好的揭示分辨率特征,图3.8用了一个不同的视角,显示了和图3.7一样的小波变换结果。在图3.8中,比例低的部分(比例低意味着比例的值更确切)反映了低频率分辨率。类似的,高比例对应着高的频率分辨率。

        图3.7和3.8是归一化的信号,所以应该相比较进行评估。在平移坐标轴上个点的尖峰对应着,在尺度轴上个点对的频率(平移坐标轴和缩放坐标轴的单位不是秒和,他们仅仅是用来计算的采样点数)。

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