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小波包分解
鎖定
小波包分解(wavelet packet decomposition)也可稱為小波包(wavelet packet)或子帶樹(subband tree)及最佳子帶樹結構(optimal subband tree structuring)。其概念是用分析樹來表示小波包,即利用多次疊代的小波轉換分析輸入訊號的細節部分。
從函數理論的角度來看,小波包分解是將信號投影到小波包基函數張成的空間中。從信號處理的角度來看,它是讓信號通過一系列中心頻率不同但帶寬相同的濾波器。
- 中文名
- 小波包
- 外文名
- wavelet packagedecomposition
- 基本釋義
- 將信號投影到小波包基函數的空間
- 性 質
- 信號時頻分析方法
- 歸屬學科
- 信號處理
- 涉及領域
- 信號分析、圖像處理
小波包分解背景
傳統的振動信號分析和處理方法一般都是採用傅立葉分析,它是一個窗口函數固定不變的分析方法,無法反映信號的非平穩、持時短、時域和頻域局部化等特性
[1]
。
在這種情況下,小波包分解應運而生。
小波包分析能夠為信號提供一種更加精細的分析方法。小波包分析將時頻平面劃分得更為細緻,它對信號的高頻部分的分辨率比二進小波要高。而且,它在小波分析理論的基礎之上,引入了最優基選擇的概念。即,將頻帶經過多層次的劃分之後,根據被分析信號的特徵,自適應地選取最佳基函數,使之與信號相匹配,以提高信號的分析能力
[2]
。因此,小波包具有廣泛的應用價值。
從函數理論的角度來看,小波包變換是將信號投影到小波包基函數張成的空間中。從信號處理的角度來看,它是讓信號通過一系列中心頻率不同但帶寬相同的濾波器。
小波包分解小波包
設
和
分別是尺度函數和小波函數,令:
則,定義的函數
稱為關於尺度函數
的小波包
設
和
分別是尺度函數和小波函數,令:
則,定義的函數
稱為關於尺度函數
的縮短小波包
小波包分解子空間分解過程
函數族
稱為由尺度函數
生成的小波庫。
小波包分解實際意義分析
小波庫中的一個函數:
參數
:尺度座標
參數
:位置座標
參數
:震盪次數
參數
固定
小波庫中的函數
構成
的正交基,此時變換類似於一個加窗的
變換
參數
固定
小波包分解最優小波包基
在對函數或信號進行小波包分解時,由於
有不同的分解方式,即
有不同的正交基,因此,我們面臨“最優基”的選擇問題。
什麼是最優基?
小波包分解代價函數
基本要求:
單調性
可加性(次可加性)
小波包分解常用代價函數
①數列中大於給定門限的係數的個數。即預先給定一門限值
,並計數數列中絕對值大於
的元素的個數
②範數:
通常選擇:
其中,
範數越小,能量越集中
③熵:
④能量對數