小波心得

作者: Kernholz | 来源:发表于2019-04-18 15:17 被阅读26次

离散小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)

通过将原始信号与一低通滤波器g(n)和一高通滤波器h(n)分别卷积,得到信号的低频和高频部分,为保证信号长度不变,将得到的高频和低频部分分别进行\downarrow2采样,作为信号的细节D(Detail)和近似A(Approximation)。继续对近似部分A进行同样的分解操作,最终得到的结果是A_n, D_n, D_{n-1},...,D_1

逆变换:重建

A_n, D_n开始,分别进行\uparrow2采样和反卷积后相加得到A_{n-1},再与D_{n-1}一起求解A_{n-2},最终得到A_0,也即重建信号。

平移不变小波变换(Translation Invariant Wavelet Transform)

小波包分解(Wavelet Packet Decomposition, WPD)

小波包分解与一般的离散小波变换的区别在于,不仅将近似部分A进一步分解,对于细节部分D也同样进行分解,这样每进行一层变换,子信号数目翻倍。

静止小波变换(Stationary Wavelet Transform, SWT)

不对信号进行重采样,而是在进行每一层变换时对所使用的高通和低通滤波器进行\uparrow2采样。

SWT得到的A和D长度均相同,且需要能整除2^NN为变换次数。因此,需要对原始信号补0,以使其满足要求。

提升小波变换(Lifting Wavelet Transform, LWT)

每一层变换包括“分裂--预测--更新”两个步骤:

  • 分裂,即将信号分为奇数和偶数两部分
  • 预测时,利用偶数信号e估算奇数信号o,预测函数为Po = P(e) + D,误差即为这一层的细节部分D
  • 更新时,将更新函数U作用于预测得到的细节部分DA = e + U(D),得到这一层的近似部分A

对得到的A重复进行上述步骤,即可实现多层变换。

逆变换:重建

  • 如果预测和更新都为线性过程,LWT可以无损还原,只要按照上面的公式反过来计算就可以。

附录:小波族

Biorthogonal (简称bior)

  • bior1.1, 1.3, 1.5
  • bior2.2, 2.4, 2.6, 2.8
  • bior3.1, 3.3, 3.5, 3.7, 3.9
  • bior4.4
  • bior5.5
  • bior6.8

Coiflets(简称coif)

  • coif1--coif17(pywt)

Daubechies(简称db)

  • db1--db45(matlab)

Symlets(简称sym)

  • sym2--sym45(matlab)

Reverse Biorthogonal(简称rbio)

  • rbio1.1, 1.3, 1.5
  • rbio2.2, 2.4, 2.6, 2.8
  • rbio3.1, 3.3, 3.5, 3.7, 3.9
  • rbio4.4
  • rbio5.5
  • rbio6.8

Gaussian(简称gaus)

  • gaus1--gaus8

Complex Gaussian(简称cgau)

  • cgau1--cgau8

Fejer-Korovkin(简称fk)

  • fk4, 6, 8, 14, 18, 22

Complex Shannon(简称shan)

  • shan"Fb"-"Fc"(满足F_c>0.5F_b

Complex Frequency B-Spline(简称fbsp)

  • fbsp"M"-"Fb"-"Fc"(M=1时与shan等价)

Complex Morlet(简称cmor)

  • cmor-"Fb"-"Fc"

其他

  • Haar(与db1等价)
  • Meyer(简称meyr)
  • Discrete Meyer(简称dmey)
  • Mexican Hat(简称mexh)
  • Morlet(简称morl)

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