小波變換入門知識總結

本文是根據一位前輩上傳到百度文庫的《小波變換-完美通俗解讀》總結而成,考慮到在百度上下載需要下載券,現在我將我下載好的原始文檔放在了http://download.csdn.net/detail/qrlhl/9231371這裏,有需要的朋友可以自行下載,不要積分的哦~~


下面開始正文~~由於最近本人所在的實驗室要在轉型做醫療,需要看一些和醫學有關的paper。讀到這一篇《Seizure detection using wavelet decomposition of the prediction error signal from a single channel of intra-cranial EEG》時,由於對小波變換(wavelet decomposition)不太瞭解,所以就上網瞭解了一下相關知識,發現了上面提到的那篇神文,醍醐灌頂有木有!!!現在我把我總結的一些不涉及公式的很基礎的東西總結一下,有想深入瞭解的朋友可以去上面的鏈接下載文檔,不用積分哦~~


1. 變換:把一個空間中的信號用該空間的某個basis 的線性組合表示出來

2. 所有的 basis,我們都希望它們有一個共同的特點,那就是,容易計算,用最簡單的方式呈現最多的信號特性。

3. 正交 basis 重要的原因在於求係數容易,以傅里葉變換爲例:


要求係數a0,a1,a2等可以這麼做:


因爲正交的性質,右邊所有非 a1 項全部消失了,因爲他們和cosx 的內積都是 0!所有就簡化爲:

 

4. 展開變換所用的 basis 並非都是正交的,這完全取決於具體的使用需求,比如泰勒展開的 basis 就只是簡單的非正交多項式。

5. 小波是一種能量在時域非常集中的波。它的能量是有限的,而且集中在某一點附近。比如下面這樣:


6. 小波對於分析瞬時時變信號非常有用。它有效的從信號中提取信息,通過伸縮和平移等運算功能對函數或信號進行多尺度細化分析,解決了傅立葉變換不能解決的許多困難問題。

7. 對於瞬時時變信號,如果我們採用傅里葉展開,則所有傅里葉係數都會變成非0的,這樣的結果是出現Gibbs現象,如下所示:


但是如果用小波變換,只要小波 basis 不和這個信號變化重疊,它所對應的級數係數都爲 0! 也就是說,假如我們就用這個三級小波對此信號展開,那麼只有 3 個級數係數不爲0 。你可以使用更復雜的小波,不管什麼小波,大部分級數係數都會是 0。這是因爲一個傅立葉係數通常表示某個貫穿整個時間域的信號分量,因此,即使是臨時的信號,其特徵也被強扯到了整個時間週期去描述。而小波展開的係數則代表了對應分量它當下的自己。


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