信号去噪方法综述
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小波分析的语音信号噪声消除方法小波分析是一种有效的信号处理方法,可以用于噪声消除。
在语音信号处理中,噪声常常会影响语音信号的质量和可理解性,因此消除噪声对于语音信号的处理非常重要。
下面将介绍几种利用小波分析的语音信号噪声消除方法。
一、阈值方法阈值方法是一种简单而有效的噪声消除方法,它基于小波变换将语音信号分解为多个频带,然后通过设置阈值将各个频带的噪声成分消除。
1.1离散小波变换(DWT)首先,对语音信号进行离散小波变换(DWT),将信号分解为近似系数和细节系数。
近似系数包含信号的低频成分,而细节系数包含信号的高频成分和噪声。
1.2设置阈值对细节系数进行阈值处理,将细节系数中幅值低于设定阈值的部分置零。
这样可以将噪声成分消除,同时保留声音信号的特征。
1.3逆变换将处理后的系数进行逆变换,得到去噪后的语音信号。
1.4优化阈值选择为了提高去噪效果,可以通过优化阈值选择方法来确定最佳的阈值。
常见的选择方法有软阈值和硬阈值。
1.4.1软阈值软阈值将细节系数进行映射,对于小于阈值的细节系数,将其幅值缩小到零。
这样可以在抑制噪声的同时保留语音信号的细节。
1.4.2硬阈值硬阈值将细节系数进行二值化处理,对于小于阈值的细节系数,将其置零。
这样可以更彻底地消除噪声,但可能会损失一些语音信号的细节。
二、小波包变换小波包变换是对离散小波变换的改进和扩展,可以提供更好的频带分析。
在语音信号噪声消除中,小波包变换可以用于更精细的频带选择和噪声消除。
2.1小波包分解将语音信号进行小波包分解,得到多层的近似系数和细节系数。
2.2频带选择根据噪声和语音信号在不同频带上的能量分布特性,选择合适的频带对语音信号进行噪声消除。
2.3阈值处理对选定的频带进行阈值处理,将噪声成分消除。
2.4逆变换对处理后的系数进行逆变换,得到去噪后的语音信号。
三、小波域滤波小波域滤波是一种基于小波变换的滤波方法,通过选择合适的小波函数和滤波器来实现噪声消除。
通信原理去除噪声的方法以通信原理去除噪声的方法为标题,写一篇文章在通信过程中,噪声是一个常见的问题,它会干扰信号的传输,降低通信的质量和可靠性。
因此,为了保证通信的准确性和稳定性,我们需要采取一些方法来去除噪声。
一种常见的去噪方法是滤波。
滤波是通过对信号进行处理,去除其中的噪声成分。
滤波可以分为时域滤波和频域滤波两种。
时域滤波是对信号进行时间上的处理,常见的方法有均值滤波、中值滤波和高斯滤波等。
均值滤波是通过计算信号的平均值来去除噪声,中值滤波是通过计算信号的中值来去除噪声,高斯滤波是通过计算信号的加权平均值来去除噪声。
这些方法都可以有效地去除噪声,提高信号的质量。
频域滤波是对信号进行频率上的处理,常见的方法有低通滤波、高通滤波和带通滤波等。
低通滤波是通过去除高频成分来去除噪声,高通滤波是通过去除低频成分来去除噪声,带通滤波是通过去除高频和低频成分来去除噪声。
这些方法可以根据信号的频率特性来选择合适的滤波方式,去除噪声。
另一种常见的去噪方法是降噪算法。
降噪算法是通过对信号进行数学建模和计算,去除其中的噪声成分。
常见的降噪算法有小波降噪算法、自适应滤波算法和卡尔曼滤波算法等。
小波降噪算法是通过对信号进行小波变换和阈值处理来去除噪声,自适应滤波算法是通过对信号进行自适应的滤波处理来去除噪声,卡尔曼滤波算法是通过对信号进行状态估计和滤波处理来去除噪声。
这些算法可以根据信号的特点和噪声的特点来选择合适的降噪方法,提高信号的质量。
除了滤波和降噪算法,还有一些其他的去噪方法。
比如,通过增加信号的功率可以提高信号的信噪比,从而减小噪声对信号的影响。
此外,可以采用差分编码和解码的方法来减小传输过程中的噪声干扰。
差分编码和解码是通过对信号进行差分和解码操作来提高信号的可靠性和抗干扰能力。
还可以使用前向纠错编码和解码的方法来纠正传输过程中的错误和噪声。
通过滤波、降噪算法和其他方法,我们可以有效地去除通信中的噪声,提高通信的质量和可靠性。
信号去噪算法在信号处理领域,信号去噪(也称信号处理)是一种常见的应用,它有效的减小信号中的噪声和干扰,使信号质量得到改善,从而提高信号识别的准确性。
近年来,计算机技术的发展和信号处理技术的进步,信号去噪技术也发展的非常迅速,已经成为当下信号处理方法中的重要一环。
信号去噪算法是信号处理技术中最基本的算法之一。
它旨在降低或消除信号中存在的噪声,比如外部干扰,可以改善信号质量,以提高信号处理的准确性。
过去,许多人尝试过结合滤波和低通滤波这些传统的信号处理方法,来改进信号处理过程,但是由于这些传统方法在信号处理效果上并不乐观,所以这些方法渐渐被抛弃。
而信号去噪算法的出现,使得信号处理效果得到显著改善,同时,它还具有计算效率高的优势。
信号去噪算法的核心思想是用相似度来识别和消除噪声和外部干扰。
具体来说,算法会首先根据信号的背景、特性和结构,建立一个特征模型。
然后根据这个模型,计算信号与当前环境的相似度,把相似度低的信号认为是噪声。
最后,去除相似度低的信号,把剩下的高相似度信号视为有效信号。
这样一来,信号中的噪声和外部干扰就被有效的抑制,从而改善信号质量,提高信号处理准确率。
此外,信号去噪算法本身具有良好的可扩展性,在信号类型和复杂度发生变化时,也能有效地应对。
例如,针对不同类型的信号,可以灵活地修改所需要的特征模型;或者,在处理更高维度信号时,可以利用支持向量机或径向基神经网络来更有效地计算相似度。
另外,还可以采用深度学习技术来训练网络模型,实现对信号的有效去噪,提高信号处理的准确度。
总而言之,信号去噪算法是一种非常有效的信号处理方法,它旨在减小或消除信号中的噪声,提高信号处理的准确度,同时具有良好的可扩展性和计算效率。
未来,它将会被广泛应用于更多领域,以改善信号的质量,解决信号处理中的瓶颈。
去除噪声的信号处理方式引言在现实世界中,我们经常会遇到各种各样的噪声。
无论是从电子设备、环境或其他源头产生的噪声,都会对我们获取准确信号造成干扰。
为了提高信号质量和准确性,信号处理技术被广泛应用于各个领域。
本文将探讨去除噪声的信号处理方式。
噪声的定义与分类在开始讨论去除噪声的方法之前,首先需要了解什么是噪声以及它的分类。
噪声是指与所需信号无关的、随机性质的干扰。
它可以来自于多个来源,包括电子设备、天气、人为干扰等。
根据其特性和产生原因,噪声可以分为以下几类:1.白噪声:白噪声是一种具有平坦频谱密度特性的随机信号。
它在所有频率上具有相等强度,并且是完全不相关的。
2.窄带噪声:窄带噪声是指在某个频率范围内具有较高能量密度的随机信号。
3.脉冲噪声:脉冲噪声是一种具有高幅值、短持续时间的突发性信号,常常以脉冲形式出现。
4.高斯噪声:高斯噪声是一种符合高斯分布的随机信号。
它在自然界和工程中都广泛存在。
去除噪声的常用方法为了提高信号质量,我们需要采取适当的信号处理方法来去除噪声。
下面介绍几种常用的去噪技术。
1. 滤波器滤波器是一种能够根据输入信号的频率特性对其进行处理的设备或算法。
它可以通过选择性地放大或衰减特定频率范围内的信号来去除噪声。
•低通滤波器:低通滤波器可以通过衰减高频成分来保留低频成分,从而去除高频噪声。
常见的低通滤波器有巴特沃斯滤波器、Butterworth滤波器等。
•高通滤波器:高通滤波器可以通过衰减低频成分来保留高频成分,从而去除低频噪声。
常见的高通滤波器有巴特沃斯滤波器、Butterworth滤波器等。
•带通滤波器:带通滤波器可以选择性地通过一定频率范围内的信号,从而去除其他频率范围内的噪声。
常见的带通滤波器有巴特沃斯滤波器、Butterworth滤波器等。
•陷波滤波器:陷波滤波器是一种可以选择性地通过或抑制特定频率范围内信号的设备或算法。
它可以用于去除窄带噪声或其他频率干扰。
2. 小波变换小波变换是一种将信号分解为不同尺度和频率成分的方法。
音频信号处理中的降噪算法综述音频降噪技术在现代通信、音频处理和音乐产业中扮演着重要的角色。
随着科技的不断发展,各种降噪算法被提出和应用到各个领域中。
本文将对音频信号处理中常用的降噪算法进行综述,并对其原理和应用进行了介绍。
一、概述降噪算法旨在减少或消除音频信号中的噪声,提高信号的质量。
噪声往往是由于信号传输或采集过程中的干扰引入的,它会降低信号的清晰度和可听度。
降噪算法通过分析和处理音频信号,滤除或衰减噪声成分,使得听者能够更好地聆听想要的声音。
二、主要降噪算法1. 统计学降噪算法统计学降噪算法根据信号的统计特性设计,常用的包括高斯模型、均值滤波、中值滤波等。
这些算法通过利用信号的统计学信息来降低噪声干扰,效果较好。
然而,这类算法对于非线性噪声和非高斯分布的噪声处理能力有限。
2. 自适应滤波算法自适应滤波算法是一种针对非平稳噪声的降噪方法。
它通过根据输入信号的特征和噪声统计信息来动态调整滤波器参数,从而实现噪声降低的效果。
最常见的自适应滤波算法包括最小均方差(LMS)算法和递归最小二乘(RLS)算法。
这些算法在实际应用中广泛使用,能够有效地降低噪声。
3. 频域滤波算法频域滤波算法利用信号的频域特性进行降噪。
常见的频域滤波算法包括傅里叶变换(FFT)和小波变换(Wavelet)。
这些算法将信号转换到频域进行处理,通过对频域系数的滤波来实现降噪效果。
频域滤波算法适用于宽频带噪声的降低,但在处理实时信号时需要考虑时延问题。
4. 声学模型算法声学模型算法基于人耳对声音的感知特性,并结合音频信号的统计特征进行降噪处理。
这些算法模拟人耳的听觉系统,根据信号的频率、强度、时域特性等进行信号分析和降噪处理。
这类算法通常能够达到较好的降噪效果,但在计算复杂度和实时性上有一定的挑战。
三、应用领域音频降噪技术在各个领域中得到了广泛的应用。
1. 通信领域在通信领域,降噪技术可以提高通话质量和语音识别的准确性。
利用降噪算法,可以滤除电话线路中的噪声、车载通信中的环境噪声等,提供清晰的通话体验。
通信原理去除噪声的方法通信原理是指在通信过程中,信号可能会受到各种噪声干扰,导致信号质量下降,从而影响通信的可靠性和效果。
因此,去除噪声是通信领域中一个重要的课题。
本文将介绍一些常用的去除噪声的方法,从而提高通信系统的信号质量。
首先,一种常见的方法是使用滤波器。
滤波器可以根据信号频率的特性,选择性地通过或抑制特定频率范围内的信号。
在通信系统中,可以使用低通滤波器来滤除高频噪声,使用高通滤波器来滤除低频噪声,或者使用带通滤波器来滤除某一特定频段内的噪声。
滤波器可以在接收端或发送端使用,具体的选择要根据实际情况来确定。
其次,另一种常用的方法是数字信号处理技术。
数字信号处理技术可以对接收到的信号进行数字化处理,通过算法来消除或减弱噪声。
常见的数字信号处理技术包括傅里叶变换、小波变换、自适应滤波等。
这些技术可以对信号进行频域或时域的分析和处理,进而减小信号中的噪声成分。
此外,还可以使用编码技术来抵御噪声的影响。
例如,纠错编码技术可以在发送端对数据进行编码,在接收端对接收到的编码数据进行解码和纠错。
这样可以通过冗余数据的加入,提高系统对噪声的容忍度。
纠错编码技术在数字通信系统中得到广泛应用,可以有效提高通信的可靠性。
除了以上方法,还有时域平均法、功率谱估计法等常用的去噪方法。
时域平均法是通过对多个采样点进行平均,逐渐减小噪声的幅度。
功率谱估计法则是通过对信号进行频谱分析,估计信号的功率谱密度,并将噪声相应地减小。
总之,通信系统中的噪声是无法避免的,但通过合理的去噪方法可以有效地减小噪声对信号的干扰。
滤波器、数字信号处理技术、编码技术以及其他去噪方法的结合使用,可以提高通信系统的信号质量,从而实现更可靠、稳定的通信。
在实际应用中,我们应根据具体情况选择合适的去噪方法,并结合不同方法的优势来进行通信系统的设计和优化。
数字信号处理降白噪声方法
数字信号处理中降低白噪声的方法主要包括阈值法和滤波器法。
1. 阈值法:首先对信号进行小波分解,由于噪声信号多包含在具有较高频率的细节中,可以利用门限、阈值等形式对分解所得的小波系数进行处理,然后对信号进行小波重构即可达到对信号消噪的目的。
具体的阈值选择有固定阈值估计、极值阈值估计、无偏似然估计以及启发式估计等。
2. 滤波器法:包括经典滤波器和现代滤波器。
经典滤波器主要基于线性滤波理论,通过设计特定的滤波器函数来滤除噪声。
现代滤波器则基于信号处理理论,如适应性滤波器和自适应滤波器,它们能够自动调整滤波参数以适应不同的噪声环境。
在选择降噪方法时,需要考虑信号的特性和噪声的特性,以及降噪后的信号质量和计算复杂度等因素。
信号降噪技术与方法随着科技的发展和智能设备的普及,人们对音频和视频信号质量的要求越来越高。
然而,噪声成为了影响信号质量的主要因素之一。
为了提高信号的清晰度和纯净度,信号降噪技术应运而生。
本文将介绍一些常见的信号降噪技术和方法。
一、滤波器滤波器是信号处理中最常用的一种降噪技术和方法。
根据噪声的类型和频率分布,可以选择合适的滤波器进行信号处理。
常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器可以去除高频噪声,高通滤波器可以去除低频噪声,带通滤波器可以保留特定频率范围内的信号,带阻滤波器可以去除特定频率范围内的噪声。
通过合理选择和组合这些滤波器,可以实现对信号的有效降噪。
二、小波变换小波变换是一种能够对信号进行时频分析的数学工具,它可以将信号分解成不同频率的子信号,进而对不同频率的噪声进行去除。
小波变换在信号降噪领域有着广泛的应用,特别是对非平稳信号的处理效果更加显著。
通过选择合适的小波基函数和设置合理的阈值,可以实现对信号的降噪和去噪。
三、自适应滤波自适应滤波是一种通过对信号和噪声进行联合估计和处理的方法。
通过不断调整滤波器的参数,使得滤波器能够自动适应信号和噪声的变化,从而达到最优的降噪效果。
自适应滤波在非线性系统和强噪声环境下表现出了良好的适应性和鲁棒性。
常见的自适应滤波算法有最小均方差(LMS)算法和最小二乘(RLS)算法等。
四、频谱减法频谱减法是一种基于频域的信号降噪方法。
它将信号和噪声的频谱相减,得到去除了噪声成分的信号频谱,然后再通过逆变换得到降噪后的信号。
频谱减法在语音信号、音频信号和语音增强等领域得到了广泛的应用。
然而,频谱减法在实际应用中存在噪声估计误差、频谱失真和混叠等问题,需要综合考虑数据选择、窗函数设计和噪声估计等因素。
综上所述,信号降噪技术和方法是提高信号质量的关键环节。
通过合理选择和应用滤波器、小波变换、自适应滤波和频谱减法等技术和方法,可以有效降低信号中的噪声成分,提高信号的清晰度和纯净度。
音频信号处理中的音频降噪技术使用方法音频信号处理在现代社会中扮演着重要的角色,而音频降噪技术是其中的重要领域之一。
随着科技的飞速发展,我们对音频信号的质量要求越来越高,因此,掌握音频降噪技术使用方法是非常必要的。
本文将为您介绍几种常见的音频降噪技术以及它们的使用方法。
1. 滤波器降噪技术滤波器降噪是一种常见且简单的音频降噪技术。
它的原理是通过对音频信号进行滤波操作,去除其中的噪声成分。
在实际应用中,可以使用低通滤波器或带通滤波器来选择性地去除噪声。
使用滤波器降噪技术时,首先需要对音频信号进行频谱分析,确定噪声的频率范围。
然后,选择适当的滤波器参数,对音频信号进行滤波处理。
最后,根据实际效果调整滤波器参数,使得降噪效果达到最佳。
2. 基于声学模型的降噪技术基于声学模型的降噪技术是一种较为高级的音频降噪方法。
它利用信号处理算法和声学模型来还原原始音频信号。
这种方法主要分为两个步骤:建模和去噪。
在建模步骤中,我们需要对音频信号进行分析,并通过声学模型来建立噪声和声音之间的关系。
在去噪步骤中,我们根据建模结果,对信号进行降噪处理。
这种方法需要较高的专业知识和计算能力,但效果明显。
3. 时域降噪技术时域降噪技术是一种常见而有效的音频降噪方法。
它的原理是通过时间域分析,检测和处理音频信号中的噪声成分。
时域降噪技术可以分为两种类型:基于幅度阈值的降噪和基于频率阈值的降噪。
在基于幅度阈值的降噪中,我们根据音频信号中的噪声幅度大小来选择性地降低信号强度。
而在基于频率阈值的降噪中,我们通过对频域信号进行分析来检测和去除噪声成分。
4. 智能降噪技术智能降噪技术是一种较为先进的音频降噪方法。
它结合了人工智能和信号处理技术,以更好地还原原始音频信号。
智能降噪技术可以分为两种类型:自适应降噪和深度学习降噪。
自适应降噪基于对噪声特性的实时分析和自适应处理,可根据不同噪声环境实现最佳降噪效果。
而深度学习降噪则借助神经网络结构和大量的训练样本,通过学习噪声和信号之间的映射关系来进行降噪处理。
地球物理信号去噪方法
地球物理信号去噪是一种常见的信号处理技术,它可以通过剔除噪声成分,提取出地球物理信号的有用信息。
以下是一些常见的地球物理信号去噪方法:
1. 均值滤波:该方法将信号中每个点的数值替换为其周围一定区域内点的平均值,以减小噪声的影响。
2. 中值滤波:该方法将信号中每个点的数值替换为其周围一定区域内点的中值,以减小噪声的影响。
中值滤波特别适用于处理椒盐噪声。
3. 高通滤波:该方法通过去除低频噪声成分来提取高频部分的地球物理信号。
常见的高通滤波器包括巴特沃斯滤波器和布特沃斯滤波器。
4. 时频分析:该方法通过将信号转换到时频域来分析地球物理信号的频谱特性。
时频分析方法包括傅里叶变换、小波变换和希尔伯特-黄变换等。
5. 自适应滤波:该方法根据信号的统计特性自适应地调整滤波参数,以更好地抑制噪声。
常见的自适应滤波算法包括LMS 算法和RLS算法。
6. 小波去噪:该方法利用小波变换的多尺度分析特性,将信号分解为不同频率的子带,然后通过设定阈值对每个子带进行去噪处理。
以上是一些常见的地球物理信号去噪方法,根据具体的应用场景和信号特点,选择合适的方法可以更好地提取出地球物理信号的有用信息。
信号去噪方法综述【摘要】在信号传输过程中往往会因为噪声的干扰而影响信号的质量,为了改善这种情况,往往需要对信号进行噪声处理。
本文对空域相关法,阈值法等与小波相关的典型算法进行了论述,并将其和传统的滤波器法进行对比,总结出了这些方法在信号去噪方面的优缺点。
【关键词】小波;阈值;空域;信号去噪The Summarization of signal denoising methodsA bstract:In the process of signal transmission because of the interference of noise ,the quality of the signal often be affected. in order to improve the situation, We need to dispose the noise that mixed in the signal.In this paper ,several typical methods are introduced ,including the spatial filtering method,the threshold method and so on.Those methods were compared with the traditional filter method and the advantages and disadvantages in these methods are summarized in this paper.Key words: The wavelet ;The threshold value; Airspace;Signal denoising引言如何获得一个高质量的信号是信号处理领域一个孜孜不倦的研究方向,而人们在这一领域也取得了巨大的成就。
长久以来,人们用傅里叶变换对信号进行相关的处理,并且也取得了一系列的成就。
但是,一种方法并不能在任何情况下都适用,傅里叶变换在信号去噪方面也有很多的局限性。
其中傅里叶变换在处理这类问题时的一个缺陷就是,用傅里叶进行分析时,它的构造函数是周期性的正弦波和余弦波[1]。
鉴于其局限性,它只适合对那些具有周期性或者是具有近似周期性的信号进行滤波或压缩,而在对那些具有非周期或者局部特征很明显的信号的处理上效果就不是很好。
虽然傅里叶变换在信号去噪方面存在局限性,但是由其发展来的小波变换则能很好地解决上述问题。
作为在信号处理领域中的一种新的分析方法,它不仅保留了傅里叶变换的许多优点,而且在原来的基础上进行了改进和发展,使其能够在时频域对信号进行处理。
小波变换的显著特优点是通过变换可以将信号进行更细微的处理,并且能够将信号的某些特征较好的表现出来,实现了在时频域对信号进行局部化、多尺度的分析的要求。
在小波基础上发展来的信号去噪方法表现出了良好的去噪效果,是Fourier变换在信号处理领域的完善和发展。
1小波基础知识1.1小波变换原理定义1:)()(2RLtf∈∀平方平方可积空间,连续小波变换为:dtattfaaW RRf)()(1),(⎰--=τψτ(1)其中:),(τaw f是小波变换系数;)(tψ是小波函数。
离散小波变换式定义为:)2()(2),(12knnfkjW jNnjf-=--=-∑ψ(2)其中,),(kjW f表示小波系数,N是采样点数,j为分解层数。
在使用小波对信号进行处理的过程中,任何一个信有效信号都可以用下式来表示:∑∑∑=∈∈+=jm zkkmfzkkjf kmWtkjAtf1,,),()(),()(ψφ(3)其中,f(t)是原信号,),(kjA f表示尺度系数,),(kjW f表示小波系数。
1.2多分辨率分析定义2:令j V,j=…,-2,-1,0,1,2,…为)(2R L 中的一函数子空间序列。
如果能够满足以下条件,(嵌套性)1+⊂j j V V (稠密性))(2R L V j =(分立性)}0{=j V(尺度性)j V x f ∈)(,当且仅当0)2(V x f j∈-(Vj 是近似空间)那么},{Z j V j ∈称为依φ的多分辨率分析,φ是尺度空间。
多分辨率分析的原理是:把全空间)(2R L 依分辨率j2分解成一系列嵌套的闭的子空间序列},{Z j V j ∈,再根据正交补分解,将)(2R L 分解为一系列正交的小波子空间},{Z j W j ∈,最后将信号)()(2R L t f ∈投影分解到不同分辨率的小波子空间上来分析[2]。
2信号去噪的方法2.1 滤波器滤波法在信号传输过程中,如果信号和噪声的频谱不在相同的频段,我们经常采用滤波的方法将噪声去除。
这是一种在频域对信号进行处理的方法,在使用这种方法进行信号去噪时,我们要根据信号与噪声的频带特点来选取合理的滤波器来进行去噪。
该方法结构简单、易于操作,只需选择合适的滤波器让含噪信号通过即可,滤波效果也很好。
但是该方法的使用是有条件的,因为该方法是在频域进行的,因此只有在有效信号和噪声的频谱没有重叠时才可以把信号和噪声分开。
但是在实际中我们遇到的往往是信号和噪声的频谱相差不大或重叠,甚至是噪声频谱分布在整个频域中。
在这种情况下我们很难使用滤波的方法将它们彼此分开,亦或是以损失有效信号为代价,所以这种方法有很大的局限性。
2.2 基于小波的信号去噪方法2.2.1 小波的分解与重构根据Mallat 多分辨率分析的思想和小波分解与重构的算法[12]可以得到:若信号f(t)的离散采样数据是fk,fk=c0,k,对信号f(t)进行正交小波变换之后得到:⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑----n kn n j k i n k n n j k j g d d h c c 2,1,2,1,其中,k i c ,为尺度系数;k j d ,为小波系数;h 、g 表示正交镜像滤波器组;j 为分解层数;N 为离散采样点数。
因为小波的分解和重构过程是互逆的,则重构的数学运算可以表示为:∑∑---+=nnk n j nn k n j n j g d h c c 2,2,,1(5)在对信号进行小波分解与重构的过程中首先要对其进行初始化,小波的初始化包含两个方面。
第一是找出小波的近似空间j V ,使它可以最好的反应分解信号f 的各种信息。
然后再选择一个fj ,并且 j j V f ∈这样就可以最好的向信号f 逼近。
初始化之后就可以使j f f ≈。
然后可以把j f 再分解为两部分,分别是较低级的近似部分11--∈j j V f 和小波部分11--∈j j W ω,即11--+=j j j f f ω。
然后再对其他较低级别采用相同的步骤进行分解,直到分解到第0级,算法流程图如下:图1小波分解流程图在用小波对信号进行分解时,待处理信号可以用父函数和母函数来表示。
这样我们可以从不同的尺度和频带上对信号进行处理。
从而可以将含有噪声的频带置零而将有效信号的频带保留,最后再把处理过的信号进行重构,恢复出原始信号。
重构的过程和上图相反再此不详细赘述。
2.2.2小波分析的空域相关法去噪在实际中,信号的不连续点往往具有较好的局部特性,如果一个信号的边缘是正常的,则它的李氏指数不小于零。
当用小波的相关方法对信号进行处理之后,原信号和噪声的幅值与分解尺度会呈现出相反的变化趋势,具体是原信号与之成正相关,噪声则是负相关。
这样以来,与噪声相关点的模极值点可能会随着分解尺度的增加而消失。
小波变换之后,有效信号的边缘特征会呈现出很强的相关性,但是噪K=1,2,…,N-1 (4)声却并没有这一明显特征[3]。
所以可以根据这一特性可以筛选出噪声和原信号的小波系数,筛选后的小波系数基本可以对应信号的边缘,这样就可以将噪声从原信号中分离。
设观测信号为:F(k)=s(k)+n(k) (6) 其中s(k)是原信号,n(k)是服从(0,σ2)的高斯白噪声。
对式(6)做离散小波变换并得到k j w ,。
定义2:记k j k j k j w w CW ,1,,*+= (k=1,2,…,N ) (7) 我们称上式为尺度J 上的k 点相关系数,k j w ,和k j w ,1+对应1,+j j 上的小波系数。
定义3:记jjk j k j P C W PW CW w *,,= (8)(8)式为CWj,k 的规范化相关系数,从而可将CWj,k 的能量归一化到wj,k 。
∑=k k j j w PW 2,,∑=k k j j CW PCW 2,,(k=1,2,…,N )。
j PW 是尺度相关系数(j是分解层数),j PCW 的含义是相关系数能量。
假设1=j ,则信号的主要边缘可以通过k j w ,和k w ,1的对比来找出。
当k k j w w ,1,>时,则认为该点为边缘并将k w ,1的位置和大小保存起来,然后将k j w ,和k w ,1中的相应点置零,否则,把该点当做噪声。
用k w ,1'和k w ,1'表示余下的数据,然后将k w ,1'的能量归一化到k w ,1',再次模值进行对比,找出信号主要特征信息。
然后使j=2,重复上述操作,直到j=J(J 为分解尺度)。
2.2.3阈值法去噪阈值去噪是对信号噪声进行处理的一种简单并且非常有效方法,这种方法最早是由Donoho 提出的[13],因为其去噪效果好而被广泛应用。
阈值去噪常用的有硬阈值去噪和软阈值去噪两种方法,两者的区别是对阈值的处理方法不同,因此也得到了不同的处理结果。
阈值法去噪的思路是,由阈值公式得出一个阈值;然后将小波系数与该阈值进行比较,以阈值为分界,将小波系数划分为两部分并给于特定处理。
为了比较完整地将原信号恢复出来,可以对筛选后的小波系数进行重构以实现期望得到的效果[4]。
具体的方法流程如图2所示:图2 阈值去噪法流程图其中,硬阈值函数为:⎩⎨⎧≥=其他,0,λw w w软阈值函数为:⎩⎨⎧≥-=,其他,0))((T w T w w sign w (10)其中w 是小波系数,w 是经过上式处理后的小波系数,T 表示阈值;设信号s(t)中含有噪声n(t),含噪信号表示如下:f(t)=s(t)+n(t) (11) 其中,s(t)表示原信号;n(t)表示高斯白噪声,服期望为0,方差为σ2。
2.2.4平移不变量小波去噪通过观察可以发现,在信号的突变点很可能会产生一些轻微的震荡(吉布斯现象)。
因为正交小波变换具有一个非常优越的性质,即平移不变的特性,为解决这一现象,可以根据该特性将信号进行适当的平移变换,从而改变这些突变点的位置;但是仅仅经过平移还不够,我们还要将它的噪声系数去除,并将去噪后的信号进行逆平移,经过以上各步骤的操作,就能够将噪声最大程度的滤除。