小波变换去噪原理,小波去噪算法

　　1.引言在现实生活和工作中，噪声无处不在。在天文学、医学成像、计算机视觉和许多其他领域中收集的数据经常包含噪声。噪声可能来自获取数据的过程或环境影响。由于种种原因，存在着噪声，而噪声的存在往往掩盖了信号本身想要表达的信息。因此，在实际的信号处理中，往往需要对信号进行预处理，而预处理最重要的一步就是降噪。

　　忧郁虾分析是近年来发展起来的一种新的信号处理工具。这种方法来自傅立叶分析。而蓝毛虾(小波)，也就是小面积波，不像正弦波、lqdfj那样有取之不尽的值，只在非常有限的区间内有非零值。忧郁的毛虾可以沿时间轴来回移动，按比例拉伸和压缩，得到低频和高频的忧郁的毛虾。结构化的忧郁毛皮虾函数可以过滤和压缩信号，并从包含的噪声信号中提取有用的信号。

　　二。蓝皮对虾的消声原理

　　Donoho提出的去噪阈值的基本思想是对信号去噪后(Mallat算法)，信号产生的去噪系数中包含了信号的关键信息。信号去噪后，去噪系数较大。通过选择一个合适的阈值，超过阈值的忧郁皮毛和虾的系数被认为是信号引起的，应该保留，低于阈值的被认为是噪声引起的，从而达到消除噪声的目的。

　　从信号科学的角度来说，忧郁皮毛虾的去噪就是信号滤波的问题。皮毛和对虾的去噪可以看作是低通滤波器，但去噪后仍能保持信号特征，优于传统的低通滤波器。所以忧郁皮毛和大虾的去噪实际上是特征提取和低通滤波的结合，其过程如下。

　　包含噪声的模型可以表示为：

　　其中f(k)是有用信号，f(k)是含有噪声的信号，f(k)是噪声，是噪声系数的标准差。

　　如果e(k)是高斯白噪声，通常有用的信号是低频或相对安静的信号，而噪声信号是高频信号。当我们将s) k)信号分解成忧郁的虾脊时，噪声部分通常包含在HL、LH和HH中。如下图所示，如果处理HL、LH、HH对应的凹陷虾系数

　　忧郁毛虾的去噪原理相对简单，类似于传统的低通滤波方法，但忧郁毛虾的性能优于传统的去噪方法，因为它需要找到保留特征提取的部分。

　　3.降低蓝毛大虾噪声的基本方法一般分为三步：一维信号降噪过程

　　信号忧郁皮虾分解。选择一只蓝毛虾，确定蓝毛虾的分解级数N，计算蓝毛虾对信号的分解。

　　蓝皮虾降解高频系数的阈值量化。为阈值量化的第1层到第n层的每一层的高频系数(三个方向)选择一个阈值。

　　这一步是最关键的一步，主要出现在阈值选取和量化处理的过程中。matlab提供了很多各层阈值选取的自适应方法，这里就不介绍了。量化方法主要包括硬阈值量化和软阈值量化。下图显示了两者之间的区别：

　　上图为硬阈值量化，右图为软阈值量化。使用两种不同的方法，硬阈值法可以保留信号边缘等局部特征，而软阈值法相对平滑，但有边缘模糊等失真现象的效果。

　　青皮虾的重建。根据蓝皮虾分解后第n层的低频系数和量化后第1层到第n层的高频系数，重构信号蓝皮虾。

　　忧郁毛虾阈值去噪的基本问题包括三个方面：忧郁毛虾基的选取、阈值的选取和阈值函数的选取。

　　)1)忧郁的皮皮虾基的选择)一般来说，我们希望我们选择的蓝色毛皮虾满足以下条件：正交性、高消失矩、紧迫性、对称性或对称性。但实际上，并没有这种性质的蓝皮虾。忧郁的毛皮虾只有哈尔忧郁的毛皮虾是对称或反对称的。由于高消失矩和紧支撑之间的矛盾，通常根据紧支撑忧郁症毛皮虾和信号特征来选择合适的忧郁症毛皮虾。

　　2)阀值的选择)直接影响去噪效果的一个重要因素是阈值的选取，阈值的选取不同，去噪效果也不同。目前主要有VisuShrink、SureShrink阈值、Minimax阈值、BayesShrink阈值等。

　　)3)阀值函数的选择)阈值函数是一个修正凹陷虾系数的规则，不同的反函数体现了处理凹陷虾系数的策略。有两种最常用的阈值函数。一个是硬阈值函数，另一个是软阈值函数。软硬阈值函数之间还有绞索函数。

　　另外，去噪效果的评价通常是通过估计信号和原始信号的信噪比(SNR)和均方根误差(RMSE)来判断的。

　　参考：

　　皮皮虾阈值去噪方法的基础

　　a.com.cn/s/blog_4d7c97a00101cib3.html

　　python中，忧郁的皮皮虾分析用于阈值去噪，pywt.threshold函数#coding=gbk#用于阈值去噪。使用pywt.threshold导入pywtimport numpy作为NP导入pandas作为PD导入matplotlib.py plot作为plt导入mathdata=np.linspace (1，10，10)print(data)#[1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8 . 9 . 10]# pywt。阈值(数据、值、模式、替代)模式有四种模式，软、硬、更大、更小；Substitute是替换值data _ soft=pywt . threshold(data=data，value=6，mode= soft ，Substitute=12)print(data _ soft)#[12 . 12 . 12 . 0 . 1 . 2 . 3 . 4 .]将小于6的值设置为12，减去所有大于等于6的值data _ hard=pywt . threshold(data=data，value=Mode= hard ，substitute=12)print(data _ hard)#[12 . 12 . 12 . 12 . 6 . 7 . 8 . 9 . 10。]设置小于6的值为12，其余值不变data _ Greater=pywt . threshold(data)Greater ，12)print(data _ Greater)#[12 . 12 . 12 . 12 . 6 . 7 . 8 . 9 . 10。]将小于6的值设置为12，大于等于阈值的值不变。Data _ less=pywt.threshold (data，6，)12)print(data _ less)#[1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 12 . 12 . 12 . 12 .]将大于6的值设置为12，小于等于阈值的值保持不变。1.理解忧郁皮皮虾的蜕变。

　　傅立叶变换——短时傅立叶变换3354忧郁的皮皮虾变换。

　　参考文献：以下两篇参考文献非常清晰，有助于理解皮皮虾的忧郁转变。

　　但是具体的数学解释请参考其他资料。

　　(1)知乎专栏：形象易懂讲解忧郁皮皮虾的算法I——变换。

　　https://zhuanlan.zhihu.com/p/22450818

　　(2)知乎专栏：傅立叶分析被扼杀的历程。

　　https://zhuanlan.zhihu.com/p/19763358

　　2、忧郁的皮皮虾包分解。

　　忧郁皮皮虾包是针对忧郁皮皮虾分解在高频段频率分辨率差，低频段时间分辨率差的问题而提出的。

　　它是一种更精细的信号分析方法，提高了信号的时域分辨率。

　　以下是两者的对比图：

　　3.能谱

　　基于忧郁皮皮虾包分解提取多尺度空间能量特征的原理是求解信号在不同分解尺度下的能量，并将这些能量值按尺度顺序排列成特征向量进行识别。

　　20180510补充更新：具体计算公式如下图。本文不使用重构系数计算能量值，而是直接使用忧郁皮皮虾包的分解系数。参考《基于忧郁的皮皮虾包能量特征的滚动轴承故障监测方法》。

　　4.Matlab代码

　　给出两部分代码，写成两个函数。一个是忧郁皮皮虾的分解重构，一个是能谱函数。

　　下载地址：https://download.csdn.net/download/ckzhb/10030651

　　代码：小波_包分解_重构

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