基于Morlet小波尺度参数寻优的匹配追踪时频分析

与短时傅里叶变换、连续小波变换、广义S变换等时频分析方法相比,匹配追踪方法具有更高的时频分辨率,但传统的贪婪迭代算法计算效率较低。以Morlet小波作为时频原子进行匹配追踪,通过分析尺度因子不同时Morlet小波时频原子在时间域的形态,比较信号向频率、相位和延时相同,仅尺度因子不同的不同时频原子投影的投影值,认为尺度因子对时频原子的形态具有较强的控制作用,因而对时频原子和信号局部特征的匹配性能具有较强的控制作用。基于以上分析,在利用复地震道计算信号的瞬时信息作为时频原子频率、相位和时延等参数的基础上,对Morlet小波时频原子的尺度参数首先进行一维寻优,在得到最佳尺度因子基础上对时频原子参数进行微调,提高了计算效率。针对模型测试了算法的有效性及在去除噪声和薄层厚度求取等方面的应用前景。     

复高斯子波及其起始尺度分析

用于小波分析的各种小波中,复高斯子波是一类特殊而重要的小波,作者先研究了复高斯子波的基本性质,接着简述了连续小波变换数值实现中复高斯子波起始尺度确定的基本原理,最后分析出均匀点格采样时连续小波变换数值实现中复高斯子波起始尺度的最佳取值.理论分析和计算结果表明：复高斯子波是一类对称的、有n阶消失矩及良好时-频局域化特性的小波,可广泛用于故障诊断,数据压缩,信噪分离等场合.同时,复高斯子波起始尺度的确定为信号复高斯子波分析的工程实现和理论研究解决了难题.     

Morlet复小波变换的开关电流电路共极点实现

提出了一种时频域混合共极点逼近的开关电流电路Morlet复小波变换方法.将Morlet复小波构成部件高斯包络进行分解,设计了高斯包络时域逼近优化模型,模型可采用常规优化算法求解.利用正弦和余弦信号的周期性,及其与指数信号的乘积在频率域具有相同极点的特性,简化了Morlet复小波函数的拉普拉斯变换,实现了实部和虚部的共极点有理逼近.基于双线性变换积分器设计了一种开关电流复二阶节基本电路,继而综合了Morlet复小波变换基本电路.通过调节基本电路的开关时钟频率可实现其它不同尺度的小波变换功能.对比分析表明,本文方法的逼近效果和系统稳定性均明显优于现有的Padé变换法和Maclaurin级数法;与现有方法相比,本文设计的复小波变换电路具有结构简单、功耗低和体积小等优点.仿真结果表明了方法的有效性.     

基于交叉验证法优化参数的Morlet小波消噪方法

针对机械监测故障信号的非平稳性特点,提出一种基于交叉验证法优化参数的Morlet小波消噪方法。选择与机械冲击振动波形相似的Morlet小波,对Morlet母小波进行改进,增加了波形调整参数。通过交叉验证方法设计了改进Morlet小波的波形参数和变换尺度。对信号进行连续小波变换(CWT),实现对含噪信号的滤波消噪。将该方法应用于齿轮故障检测中,对比2种传统的小波消噪方法,验证该方法能够提取出强噪声背景下的有效信号特征成分,具有较好的滤波消噪效果。     

用分层抽样和复Morlet小波识别短样本模态参数

针对大型结构短样本模态参数识别,提出基于分层抽样的最优复Morlet小波短样本模态参数识别方法.先对结构响应信号进行分层抽样,用随机减量法提取每一层的自由衰减信号;再根据样本标准差确定每一层的层权,用最优复Morlet小波识别每一层的模态参数;最后用层权对模态参数进行加权得到最终的模态参数.工程应用结果表明,所提方法具有较高的识别精度,良好的低频密集模态解耦和高频虚假模态抑制能力.     

一种基于定尺度小波变换的频率估计算法

通过改变尺度实现频率扫描是基于小波变换的频率估计算法的惯常做法。由于小波参数的确定缺乏具体明确的方法,这种做法在实际应用中很难达到其算法的理论最佳性能。针对这一问题,首先通过详细推导组合复Morlet小波变换与待分析信号傅里叶变换的关系,提出了一种基于定尺度小波变换的频率估计算法;然后讨论了控制频谱混叠、保证估计精度及分辨能力的参数设置问题,提出了一种简单易行的设置方法。仿真分析表明,该方法进行频率估计在混叠对抗及噪声抑制方面具有比FFT算法明显更优的性能,且适用于短数据信号。     

基于动态规划提取信号小波脊和瞬时频率

提出一种基于动态规划提取信号小波脊和瞬时频率的方法,其基本思路是：对信号进行连续复Morlet小波变换,由变换得到的小波系数的局部模极大值初步提取其小波脊;为降低噪音影响,在初步提取的各小波脊附近选取部分小波系数,通过施加罚函数平滑噪音干扰引起的小波脊变化的不连续性,将小波脊的提取问题转变为最优化问题,采用动态规划方法计算得到新的小波脊;根据小波尺度与频率的关系由提取的小波脊识别出信号的瞬时频率。将提出的方法运用于含噪调频信号进行数值模拟分析和实测索冲击响应信号分析。研究结果表明,基于连续小波变化的模极大值可以有效提取信号小波脊和瞬时频率;采用施加罚函数的方法可有效降低噪音的影响;基于动态规划的方法可有效提高计算效率。     

基于Morlet小波变换的振动特性参数识别

传统的振动系统特性参数识别方法对于非线性、非平稳信号的处理能力差,尤其对于阻尼比的识别精度较低.将Morlet小波变换和随机减量技术相结合识别振动系统的特性参数,首先利用随机减量技术提取振动的自由衰减响应信号,进而由Morlet小波变换对信号进行连续的小波变换处理得到小波能量谱,结合参数识别的基本理论及对时间-幅值坐标面曲线的半对数拟合结果得到振动系统的频率及阻尼比,数值仿真结果表明,提出的方法能有效识别系统的固有频率和阻尼比.将该方法应用于罐车模型流固耦合冲击试验研究,较好地识别出充液工况下振动系统的固有频率和阻尼比.     

基于小波的武汉市PM_(10)空气污染指数时间序列分析

以武汉市PM10空气污染指数时间序列为例,运用复Morlet小波进行了时间尺度分析,发现其具备340 d、180 d、50 d和18 d 4个变化尺度,尤其以340 d的尺度最为明显;运用db小波对研究对象的突变事件进行分析,同时结合气象资料对各季节的PM10突变事件分析,结果表明PM10污染事件多发生在春季和冬季,其成因与当时的气象条件有密切联系.     

基于Morlet小波变换的结构密集模态参数识别

为了解决结构密集模态识别精度不高的问题,提出了基于Morlet小波变换进行结构模态参数识别的一套方法流程.首先,从公式推导的角度对结构模态混叠的机理进行研究分析,明确和量化了密集模态的定义,提出了结构模态密集度指标——相邻模态的频率比,以此判定应用Morlet小波变换进行模态识别的有效性.其次,针对边端效应和噪声污染的不利影响,改进了小波变换识别结构模态参数的方法,并提出了最优小波中心频率的选取方法.理论研究结果表明,当相邻模态的频率比值一定时,随着阻尼比以及相邻模态阻尼比差值的增加,模态混叠的严重程度也增加.数值仿真算例结果表明,这种改进的模态识别方法可有效地识别结构的模态参数,且能够获得较高的参数识别精度.     

复Morlet小波的三维测量技术

为扩大小波变换轮廓术在三维测量领域的应用,提出了获得物体三维形貌的方法。该技术基于复Morlet小波变换理论,采用结构光照明,用最大值法提取小波变换的脊,获得变形光栅的包裹相位及整幅图像的包裹相位分布,再做相位展开。实验表明,该方法的误差在-0.37～0.38rad,能够满足物体三维测量技术要求。     

基于小波变换和奇异值分解的模态参数识别方法

提出了一种新的基于小波变换和奇异值分解相结合的结构模态参数识别方法.该方法首先对环境激励下的结构加速度响应信号进行互协方差分析,得到时域互协方差响应,通过小波变换将互协方差响应转换到时频域中得到信号的时频系数并沿每一个尺度点提取协方差响应的小波系数阵,然后对提取的小波系数阵进行奇异值分解得到奇异值和奇异向量,最后从重组的奇异值和奇异向量中识别出结构的模态参数.文章对提出的方法进行了理论证明,通过三自由度系统的数值算例验证了该方法的可行性,表明与直接小波变换方法相比,其识别结果精度更高.     

基于平稳小波域GSM模型的SAR图像去噪

为解决SAR图像处理中传统方法存在的图像边缘模糊、失真等问题,将平稳小波变换和高斯混合尺度模型（GSM）相结合,建立了基于平稳小波分解系数的邻域模型,并利用Bayes最小均方估计进行局部去噪,最后对各个方法的滤波结果用评估参数进行客观评价。实验结果表明,该方法具有比空域滤波及标准小波方法更优的去噪性能。     

Chirplet变换中的参数选择研究

针对参数选取不当时Chirplet变换结果无法有效表征信号的时频特性，提出了根据待分析信号特点恰当选取Chirplet变换中各参数的方法．与修正Chirplet变换中的参数选取方法不同，该方法将伸缩因子的选取转化为构造目标函数求解最优化问题来解决．最优伸缩因子与时间、频率上的线性调频率有关，应用恰当选取的时间、频率上的线性调频率及将两者作为输入选取的最优伸缩因子，可使Chirplet变换结果具有较高的时频分辨率．采用所提方法分析两个Chirp的线性叠加信号及合成地震沉积旋回信号，在时频平面可以清晰地辨别应用短时傅里叶变换和小波变换所不能区分的两个Chirp信号，并且更精细地刻画了沉积旋回的韵律．新方法为用地震资料进行沉积旋回分析及储层研究提供了一个有力的工具．     

基于谱熵和多尺度小波的码元速率估计方法

针对实际信号码元速率估计中噪声对估计精度的影响和小波方法最优尺度的选择问题,提出了一种基于谱熵分析和多尺度小波变换的码元速率估计方法。通过谱熵检测有效滤除带内噪声,并采用并行多尺度小波分析和精度函数分析提取最优小波尺度。实验结果表明,该方法的估计性能优于传统小波分析方法,并且在低信噪比情况下具有更好的估计鲁棒性。     

一种基于小波变换的语音增强新方法

根据随机噪声的小波变换系数在不同尺度上的传递特性和噪声信号奇异性与小波模极大值的关系，提出用一个随尺度变化的软阈值来抑制带噪语音信号在不同尺度上的噪声小波系数的语音增强方法．实验结果表明：该方法既能减小语音畸变，又能有效地去除噪声，具有较好的语音增强效果．     

Application of spline wavelet transform in differential of electroanalytical signal

Investigating characteristics of spline wavelet, we found that if the two-order spline function, the derivative function of the three-order B spline function, is used as the wavelet base function, the spline wavelet transform has both the property of denoising and that of differential. As a result, the relation between the spline wavelet transform and the differential was studied in theory. Experimental results show that the spline wavelet transform can well be applied to the differential of the electroanalytical signal. Compared with other kinds of wavelet transform, the spline wavelet transform has a characteristic of differential. Compared with the digital differential and simulative differential with electronic circuit, the spline wavelet transform not only can carry out denoising and differential for a signal, but also has the advantages of simple operation and small quantity of calculation, because step length, RC constant and other kinds of parameters need not be selected. Compared with Alexander Kai-man Leung’s differential method, the differential method with spline wavelet transform has the characteristic that the differential order is not dependent on the number of data points in the original signal.     

基于小波变换的说话人识别技术

说话人识别技术是通过判断待识别人语音与预先提取的说话人语音特征是否匹配来鉴别说话人身份的一种生物认证技术,环境噪声是说话人识别技术走向实用化的一个主要障碍.针对噪声环境中说话人识别性能较差的不足,结合小波变换的优点,提出了将小波变换技术与传统的特征参数提取方式相结合的方法.该方法首先对语音信号进行小波分解,在此基础上再对小波系数进行阈值处理,仅保留阈值以上的数据,而后提取相关性不大的传统特征参数进行组合,分别作为说话人识别系统的输入矢量.仿真结果表明:在噪声环境中,说话人识别系统能较好识别出说话人,经过小波变换后再提取特征参数的方法可以得到更高的识别率,大大提高说话人识别系统的识别性能.     

子波去噪在雷达信号处理中应用

在介绍子波变换功率谱计算方法的基础上,提出了一种基于子波变换理论的雷达视频回波信号去噪方法,该方法首先对回波信号进行多分辨分解。确定每一尺度上的门限阈值;然后对信号进行离散子波变换,去除各尺度上低于对应门限阈值的信号成分,再利用离散子波反变换获得了去噪后的视频回波信号。利用该方法对实测雷达视频回波数据进行仿真验证,获得了较好的效果。