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x
给大家分享几个小波阈值去噪的MATLAB代码
# y$ n a. a) b/ `* W9 T) s) W) \% m6 y4 X% S- ^# T) ]
5 u/ T9 P, p; I! y6 b
例1:5 Y0 Q% P7 s: J% W( D
0 k7 }) A; z' g1 @3 y
load leleccum;
4 ?" @* B' Z5 X3 [5 f( {0 }; E3 M* B& }$ ]: C. g
index = 1:1024;( g5 L u6 q' f0 F- y
9 a. q% X# f; Sx = leleccum(index);. N# p9 B! Y, E* N
2 q/ w4 e( e9 _, \) [: I# U%产生噪声信号
3 g! C3 E$ Y ?' ]0 X7 K
! }% E! i( D& {$ F' ], jinit = 2055615866;* x+ a( F- t/ b
$ G% ]; ^: o) x! C- z
randn('seed',init);
* G( T( m; \2 n9 F8 s# T0 j$ _
" w }8 C9 X! a Q; v3 q+ dnx = x + 18*randn(size(x));
% U: I( o0 j" m ]9 S$ w t8 R0 \: o! h3 z$ l4 D' I' t# C3 J5 r. o% J6 V
%获取消噪的阈值
_+ x1 _, V- F% R! G" L- N
! n" |8 @. j8 ^4 o$ V7 S) N[thr,sorh,keepapp] = ddencmp('den','wv',nx);
! I# w( H7 H8 D$ o1 _+ I r6 \! m# m
- z2 [/ V# z- H5 b%对信号进行消噪2 S2 H% l5 |9 j7 }) T5 e; G
1 |9 k8 R. }7 o: Cxd = wdencmp('gbl',nx,'db4',2,thr,sorh,keepapp);
) f3 p: b; `: W, g3 Q* ]2 W( \( \; |7 g
subplot(221);% ]8 q& h) c& h W( b
; N! {% O. B( J t& j" m" ~' Vplot(x);
" l; [! U. g! v' z, ]7 Y2 ^* P. x* G
title('原始信号');
4 Q4 G, x( ~9 `
2 q4 R2 b, b5 c/ `subplot(222);" d; J! {8 n, W: C n9 _( h
6 v+ F% A1 f3 `# k0 vplot(nx);7 [8 ?) z( M6 i% n% R4 {
% m' y( _2 G1 m9 b' t# Otitle('含噪信号');
/ S. R' v4 s0 ^ i' P* s
( A' W. s. q- {- K. D: A$ Lsubplot(223);
! B/ ]7 n$ K, _1 l. Y5 G6 s- t% K- |% E+ C9 ^3 r7 ?' _
plot(xd);
' ]9 H0 t6 M, {1 x$ _% D/ p3 r; E0 N0 N7 d
title('消噪后的信号'); H* F2 y; v* h! z3 j3 h3 }
4 D' R' O; V" j% V( {( s8 R
D/ U8 I4 u* ]! r例2:
8 t: O& L) l6 [( r) }% w9 F
& K+ Q9 m0 n7 ~) }+ ^4 L/ U8 _本例中,首先使用函数wnoisest获取噪声方差,然后使用函数wbmpen获取小波去噪阈值,最后使用wdencmp实现信号消噪。4 X- n X g V0 n
, C- v, t8 m$ I8 m
load leleccum;3 n M' K2 _1 S- G! B: p
) l/ ~5 \8 M0 D" z; U5 U# u+ l' Sindx = 1:1024;" G& Q7 ^- d% i! T- C) D7 s
, o9 ~ n/ j# {: D0 c
x = leleccum(indx);) x* }, b& m6 |5 H2 k% Y
9 j) l; {& J5 O* U: p
%产生含噪信号
) d+ [0 R, k9 \/ q4 `0 L0 r% I& ^: I! x
init = 2055615886;
2 L) N3 z# U: M/ E' }4 `6 O
2 z! F- Q# `, q9 t& ]randn('seed',init);: m& k7 }- @3 R5 ^7 B% ]
5 Z {6 G' k2 Y& \( O9 q
nx = x + 18*randn(size(x));" \) I, j6 m J0 e
?9 q. D5 a9 J% v) v' D- b) j
%使用小波函数'db6'对信号进行3层分解, f) R1 k5 B7 g* J2 `
2 v \7 X2 C1 u* j5 ]5 `+ q& `3 V! V[c,l] = wavedec(nx,3,'db6');8 _! k3 U4 ]3 E2 T0 M$ |
) `( {9 G! Q2 F%估计尺度1的噪声标准差; W- f& G: w3 M- k: M ]- ]
9 A1 O/ N& C) F5 {
sigma = wnoisest(c,l,1);! g/ p1 L* b- t1 O
+ W; G) g7 p- p$ h& N2 [alpha = 2;) y) P* I7 m$ ]" p4 [
5 D( W, i# |9 Z6 A%获取消噪过程中的阈值
9 S7 j$ k4 h. N) `0 |$ W3 x+ h* M. Z- w+ |: @% w1 _% v3 M0 K7 u# F
thr = wbmpen(c,l,sigma,alpha);' w: p- h5 G/ n+ y! d( k
# h4 s/ ` a5 b+ V+ j" N% Akeepapp = 1;
# D$ s( F0 N5 j) J' } b# s
5 g; M3 {4 B: T%对信号进行消噪6 p8 q; S( m& i4 g/ i$ H
( Q) L( U& G) Q: t& Dxd = wdencmp('gbl',c,l,'db6',3,thr,'s',keepapp);
0 _( `# s( c1 t5 Y9 g& ]
& @: o0 \1 e0 w$ Z# p; ^subplot(221);
1 o, e) v% C9 z4 |5 e# ^& l, `. g" X& i! r
plot(x);
; @; D; `) Y, ~
' X4 i% Y& M3 ?& Ktitle('原始信号');
8 P0 X& X2 Y( D2 M* S" k- `9 c
% c6 c; ]3 l# F5 C( ?3 Jsubplot(222);6 B$ G5 i* g& h8 h0 T/ h) ~
0 X) R+ P1 ?5 c
plot(nx); m/ Z0 [. Z. S0 c, q7 q
3 m M/ Z' ]8 b% j' R% c6 htitle('含噪信号');
" a2 x. d4 }3 E: t) i: U4 ^3 f0 @# s7 Q+ w
subplot(223);
; a+ f" V# W, q5 ~: P- b* c5 M: f; j D# O" u- R
plot(xd);( A4 k5 a2 Y0 L& V
' M( w: h6 j) z' h6 Atitle('消噪后的信号');
- O% E! S N% ~7 e5 T) H7 m: q3 A' H4 R* J/ ?. [; n) H
: m0 v! }6 t) n7 R例3:
! ?) ^- p) D" d1 w/ f5 X4 _: |( t0 l+ L% @0 h7 ?7 Z
本例中,对小波分解系数使用函数wthcoef进行阈值处理,然后利用阈值处理后的小波系数进行重构达到去噪目的。
; I( w: c* c( i9 i
- y( n7 w. o* A1 s9 pload leleccum;# P e3 d" D( Q6 U/ E
; C. o( I- O: r3 x
indx = 1:1024;
9 E8 N' B; y2 `0 B% C1 _
' C; q& q* Z6 j; r- ]0 Z: W2 U" _$ Ix = leleccum(indx);1 N: _5 j- `( f
" M0 C3 p& B* n+ n4 z% ?- {%产生含噪信号 T& E( c2 N0 Q
. {7 M9 a3 e1 G6 |) ?; Y1 ninit = 2055615866;* e3 b# o6 t2 ~) L1 x
# U- W* {8 g# L, z; h8 Brandn('seed',init);
A* t4 n2 m4 a; }; H6 a: y8 `! v+ A/ Q. n' { p% P8 @
nx = x + 18*randn(size(x));- Z1 Z$ ] F/ m5 v F5 j
* ?5 S8 j* l& t/ A/ @%使用小波函数'db5'对信号进行3层分解
# K: }$ R( ^1 j1 ~ R4 `; f/ q% A9 a T# s/ l4 c! y7 T
[c,l] = wavedec(nx,3,'db5');
! U9 f% w' f, {$ R2 N0 a8 W
3 F! i; A% q5 M3 f5 V( O%设置尺度向量) j) }6 S3 s) {
1 O) p/ y. d; }8 x' T2 }4 n6 Pn = [1,2,3];
3 f* j3 @& K! \, ~' x5 ]4 o
3 B0 h, B9 G% F%设置阈值向量
, b' X7 s; R6 F `4 u' L
# P% t. _ C' Y$ R8 `8 w: `9 }" Tp = [100,90,80];) c! g6 E8 V9 S' h
0 g* o7 `, j; K%对高频系数进行阈值处理
" f" M8 W* M2 t9 r3 F- X P4 a' h! [3 k' y' h% G$ u
nc = wthcoef('d',c,l,n,p);
; k% a, t: p' f4 E4 ?4 Y7 x7 f+ g' L( M% @3 g8 }( b' S# j
%对修正后的小波分解结构进行重构: p0 M" i# g. `
2 j9 E/ t/ T% [" V3 |8 @rx = waverec(nc,l,'db5');
7 N/ y' y) G8 m$ z+ B {* g0 x3 s7 I, w
subplot(221);
# @6 ^4 D) V) t6 E/ D7 E
% r% h0 _6 _- i; Fplot(x);
# W) h. y4 n+ q9 Z6 }6 D! i: Q
1 X/ y/ K* O3 i& s) Ftitle('原始信号');
& P6 n6 r. @+ ~: c/ C2 J7 S
* [, z4 a) a$ g( y9 T8 o- Vsubplot(222);% y6 N. s' x& @8 v: r
! r; ]+ k! A4 W. Z4 y( mplot(nx);
+ O& l. o# ?- T; C% M- a' N, Q4 X. ~+ g! y
title('含噪信号');
* [ @! b: N# v3 p+ ], Z1 ~+ o+ `; r) f- Y& }0 @
subplot(223);/ V# d- Y; Y8 p6 ~' X" U5 J; f7 Z
7 [- H; ~% L( F8 }' x
plot(rx);
' i# q3 s5 D- @' m' V; L+ f% b
- H' r# w4 C& q. P+ s$ ~title('消噪后的信号');3 e( @# I0 h/ N" h+ Z$ F
/ Y9 a5 G$ E" X; p* Z( q
9 d; P2 d5 b) f! J
: G$ M, z: F) x5 r/ M. c% _例4:+ c; U3 g$ g# H1 m4 u$ ]" n2 H
9 C6 {% W W+ x4 y! B5 `本例中,使用一维信号的自动消噪函数wden对信号进行消噪。
1 X; F% g+ c: B! H7 R4 f
3 E: P8 u$ Z+ V( f: ]: gload leleccum;# [) e5 y6 \7 `
- K+ a- L6 B; O$ f
indx = 1:1024;5 ?# h3 t$ j& B( T: @4 w
5 @3 Q+ b4 P# o3 ~
x = leleccum(indx);8 i* n, N, W& W" I/ Z
7 W6 \, e( I5 d" W9 z9 ]7 L%产生含噪信号' k* _3 t- K$ ?4 h+ Z$ {* [
+ u6 F4 I5 A; e. q( z7 o( o
init = 2055615866;. r% _4 B) u$ V3 b) a; _
' o) }: {: A }) Y- m* ?
randn('seed',init);& ]. _; H8 d6 X" m4 y6 e; _! N( o
; Q0 F3 i) }5 t
nx = x + 18*randn(size(x));
, V% g# R0 c5 z$ b2 e9 {8 U+ r z" F" ?0 W6 ]' s/ ~2 N
%将信号nx使用小波函数'sym5'分解到第5层8 K6 `- r: V" [$ S, h J! }
3 V8 D" A: t& b& z" o
%使用mimimaxi阈值选择系数进行处理,消除噪声信号0 O! [% r. n$ k' W
, k7 a4 R$ H$ N, W6 s+ Qlev = 5;
& |: w; s. `8 u& \6 C# z( E
( |2 {5 T9 ~5 N' hxd = wden(nx,'minimaxi','s','mln',lev,'sym5');
. ?/ v% E0 P7 a( D0 |8 z9 {7 g5 B: o8 Y0 @" C# Y+ {* b
subplot(221);
+ g0 E3 B$ ?/ `( |) y( N: A; E2 B2 r3 h9 L/ P
plot(x);9 G0 ]( y+ k6 _( E9 o: X! y
- A2 B8 m* \0 \; I
title('原始信号');; n5 f q- e. n
8 _9 _% s) W5 i/ o, @9 m
subplot(222);
/ j* Z$ f* U' H8 t0 p6 W
* {. M( t7 X. R) Fplot(nx);1 P0 Q/ @ j, N$ m
) I( S, |2 C6 a( _+ u
title('含噪信号');
8 Y7 H8 o2 v: e+ y$ ?$ _6 c& }/ }! P3 o3 p& X y) ?9 o
subplot(223);+ M8 \4 U$ _5 v, u; [
: O9 R& S5 h' G
plot(xd);
8 E* R# _8 v: r' u) W
8 d% e% t9 {' w! I0 x! h; I9 R4 G: Otitle('消噪后的信号');% h( s8 ^ {4 b7 A% U! X
3 ]; q& \8 ]4 X1 }: p1 p% E- C" {3 O! Y& Q" ^3 }
7 U p' y8 Q. E fx=[-1.58 0.42 0.46 0.78 -0.49 0.59 -1.3 -1.42 -0.16 -1.47 -1.350.36 -0.44 -0.14 1 -0.5 -0.2 -0.06 -0.6 0.42 -1.52 0.51 0.76 -1.50.16 -1.29 -0.65 -1.48 0.6 -1.65 -0.55];( M" q) Y3 d$ f" ~& P
lev=5;- n5 C1 v0 |6 t# m! [. R
wname='db3';
- y' p+ v" B) C! l& b[c,l]=wavedec(x,lev,wname);
1 w( p- w3 W& w; a. K- n$ G, esigma=wnoisest(c,l,1);
# W# k0 W6 _9 J& qalpha=2;
- M. o3 Y* S d( Z% R% ^$ @, Tthr1=wbmpen(c,l,sigma,alpha)
. B8 `8 Y: L( A: ?0 M$ L[thr2,nkeep]=wdcbm(c,l,alpha)
+ _! a, n7 Z8 Q0 R9 cxd1=wdencmp('gbl',c,l,wname,lev,thr1,'s',1);: ? C* d" y6 Y( X8 ]
[xd2,cxd,lxd,peRF0,perfl2]=wdencmp('lvd',c,l,wname,lev,thr2,'h');* U) _1 g8 I8 M& ]- k4 _. Z
[thr,sorh,keepapp]=ddencmp('den','wv',x)6 T! l- t; b$ | u; ~
xd3=wdencmp('gbl',c,l,wname,lev,thr,'s',1);$ E" i! L9 R! G" t+ A
subplot(411);plot(x);title('原始信号','fontsize',12);8 E/ Z- W0 ~3 X+ E8 A2 V' c8 k
subplot(412);plot(xd1);title('使用penalty阈值降噪后信号','fontsize',12);
9 {6 T8 P4 H$ T+ r6 I7 d; F7 `subplot(413);plot(xd2);title('使用Birge-Massart阈值降噪后信号','fontsize',12);/ z7 S' |7 y" U
subplot(414);plot(xd3);title('使用缺省阈值降噪后信号','fontsize',12);
5 m7 Y! D$ ~5 o8 Q8 M0 _. w: N, C* m2 Z2 d* H
/ a/ i+ n9 B/ P# g0 _9 ?7 b' e E3 C7 a
8 }+ ~; v( S/ d3 O5 C! @; L
1 k, X: B& m) m1 n3 t1 P5 v
5 N8 d+ v; F4 k9 C% N+ b
7 ]7 |& P# }( K% P3 u; F/ T/ d: a8 J0 \9 B8 O2 W) [+ T
. M; C2 L# V$ j& U& `# s
- Q2 G* K% d! O! Z. S |
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