小波变换的小波是什么?
小波实在是太多了,一个是种类多,还有就是同一种小波还可以尺度变换,但是小波在整个事件范围的幅度平均值是0,具有有限的持续时间和突变的频率,可以是不规则的,也可以是不对称的,很明显正弦波不是小波。如下图:
傅里叶变换的优点:
直观性、数学上的完美性,计算上的有效性
傅里叶变换的缺点:
不能刻画时间域上信号的局部特性。
对突变和非平稳信号的效果不好,没有时频分析。
有了缺点就要改进了,这里就出来了短时傅立叶变换,也叫加窗傅立叶变换,顾名思义,就是因为傅立叶变换的时域太长了,所以要弄短一点,这样就有了局部性。
短时傅立叶变换(Short-time Fourier Transform,STFT):把整个时域过程分解成无数个等长的小过程,每个小过程近似平稳,再傅里叶变换,就知道在哪个时间点上出现了什么频率了。”这就是短时傅里叶变换。
窄窗口时间分辨率高、频率分辨率低,宽窗口时间分辨率低、频率分辨率高。
对于时变的非稳态信号,高频适合小窗口,低频适合大窗口。然而STFT的窗口是固定的,在一次STFT中宽度不会变化,所以STFT还是无法满足非稳态信号变化的频率的需求。
母小波、父小波
小波basis的形成,是基于基本的小波函数,也就是母小波来做缩放和平移的。但是,母小波并非唯一的原始基。在构建小波基函数集合的时候,通常还要用到一个函数叫尺度函数,scaling function,人们通常都称其为父小波。它和母小波一样,也是归一化了,而且它还需要满足一个性质,就是它和对自己本身周期平移的函数两两正交:
奇异点又称奇点,在某一个领域存在但又不可解释,无法理解的这么一个东西。
奇异信号也称突变信号。信号中的奇异点及不规则的突变部分经常携带有比较重要的信息,它是信号重要的特征之一。
dual frame :偶框架
basic :基
scale :尺度
translation :平移量
mother wavelet :母小波
father wavelet(scaling fubction) :父小波(尺度函数)
orthonormal basic :小波级数
multiresolution analysis, MRA :多解析度分析
这,就是最终的,也是最核心的,小波变换形式。不管是信号压缩,滤波,还是别的方式处理,只要是用小波变换,都逃不出这个基础流程:
1. 选取合适的wavelet function和scaling function,从已有的信号中,反算出系数c和d。
2. 对系数做对应处理
3. 从处理后的系数中重新构建信号。
wavelet function和scaling function背后的物理意义:wavelet function等同于对信号做高通滤波保留变化细节,而scalingfunction等同于对信号做低通滤波保留平滑的shape!