DiscreteWaveletTransform

DiscreteWaveletPacketTransform[data]

给出一个 data 阵列的离散小波包变换(DWPT).

DiscreteWaveletPacketTransform[data,wave]

给出使用小波 wave 的离散小波包变换.

DiscreteWaveletPacketTransform[data,wave,r]

给出使用 r 精细度的离散小波包变换.

更多信息和选项

范例

打开所有单元关闭所有单元

基本范例  (3)

使用 HaarWavelet 计算离散小波变换:

使用 Normal 查看所有系数:

对音频信号进行变换:

dwd[,"Audio"] 提取系数信号:

计算逆变换:

变换一个 Image 对象:

使用 dwd[,"Image"] 提取系数图像:

计算逆变换:

范围  (36)

基本用途  (6)

计算一个小波变换:

由此得出的 DiscreteWaveletData 表示变换系数的树:

逆变换重构输入:

有用的属性可以从 DiscreteWaveletData 对象中提取:

获取属性的全部列表:

获取数据和系数维数:

使用 Normal 明确获取所有小波系数:

使用 All 作为一个参数获得所有系数:

使用 Automatic 只获得用于逆变换的系数:

使用 "TreeView""WaveletIndex" 找到哪个小波系数可用:

提取指定的系数阵列:

提取多个对应于小波索引指标列表的小波系数:

提取小波索引与模式匹配的所有系数:

Automatic 系数在函数诸如 WaveletListPlot 中被默认使用:

使用更高的精细度增加频率分辨率:

更小的精细度,更多的信号能量存在于 {0,0,0}

更高的精细度,{0,0,0} 分解进更多的组件中:

小波族  (10)

使用不同的小波族计算离散小波变换:

比较系数:

使用不同的小波族,捕捉不同的特征:

HaarWavelet(默认的):

DaubechiesWavelet:

BattleLemarieWavelet:

BiorthogonalSplineWavelet:

CoifletWavelet:

MeyerWavelet:

ReverseBiorthogonalSplineWavelet:

ShannonWavelet:

SymletWavelet:

矢量数据  (6)

使用 WaveletListPlot 在共同横轴上绘制系数:

在共同纵轴上绘制:

使用 WaveletScalogram 可视化作为时间函数的系数和精细度:

当鼠标移至系数时,系数索引在提示文本中出现:

常数数据:

所有系数都小,除了粗系数 {0,0,}

在最高可解析的频率(奈奎斯特频率)的数据振荡:

只有第一个细节系数 {1} 不小:

具有很大不连续的数据:

粗系数 {0,} 具有与数据一样大的结构规模:

细节系数对不连续很明感:

具有空间和频率的结构的数据:

粗系数 {0,} 跟踪数据的局部均值:

第一个细节系数识别振荡区域:

在共同垂直轴上的所有系数:

矩阵数据  (5)

计算一个二维的离散小波变换:

小波系数树的视图:

进行逆变换找回原始的信号:

使用 WaveletMatrixPlot 可视化不同的小波系数:

更高精细层的小波变换的 WaveletMatrixPlot

二维中,每个方向的滤波操作矢量是可以计算的:

作为二进制数字扩展来诠释这些向量,我们可以获得小波索引数:

获得哈尔小波的低通和高通滤波器:

由此得到的2D滤波器是两个方向滤波器的外积:

阶梯数据的小波变换:

具有垂直不连续的数据:

只有垂直细节系数,小波索引 {,1} 不为零:

具有水平不连续的数据:

只有水平细节系数,小波索引 {,2} 不为零:

具有对角不连续的数据:

只有对角细节系数,小波索引 {,3} 不为零:

阵列数据  (2)

计算一个三维离散小波变换:

所有系数的树视图:

逆变换找回原始信号:

三维交叉阵列的小波变换:

可视化小波系数:

变换系数时,原始数据的能量是守恒的:

图像数据  (4)

变换一个 Image 对象:

逆变换产生一个重建的 Image 对象:

小波系数通常以每个图像通道的数据列表形式给出:

获取以 Image 对象表示的所有系数:

获取原 Image 对象,没有调整色彩级别:

Image 对象的形式获得 {0,1} 系数的逆变换:

使用 WaveletImagePlot 在分层网格中绘制逆变换中的系数:

Image 小波系数位于 ImageType 有效范围之外:

"ImageFunction"->Identity 给出没有归一化的图像小波系数:

色彩通道位于其有效的0到1的范围之外:

默认情况下,"ImageFunction"-> ImageAdjust 被用于归一化系数:

现在色彩通道在有效的0到1范围之内:

声数据  (3)

变换一个 Sound 对象:

逆变换产生一个重建的 Sound 对象:

默认情况下,系数是以每个声通道的数据列表的形式给出:

Sound 对象的形式给出系数 {0,1}

Sound 对象的形式给出系数 {0,0,1} 的逆变换:

使用 MenuView 浏览所有系数:

推广和延伸  (3)

DiscreteWaveletTransform 可用于符号量的阵列:

逆变换确切地恢复输入:

指定内部工作精度:

使用复数值数据:

小波系数是复数:

逆变换恢复输入:

选项  (5)

Padding  (2)

Padding 的设置与 ArrayPad 的方法一样,包括 "Periodic"

"Reversed":

"ReversedNegation":

"Reflected":

"ReflectedDifferences":

"ReversedDifferences":

"Extrapolated":

填充可以去除边界效应:

默认情况下使用 "Periodic" 填充:

"Extrapolated" 填充对非周期数据具有较少的边界效应:

WorkingPrecision  (3)

默认情况下,使用 WorkingPrecision->MachinePrecision

使用更高精度的计算:

随着数字接近于零,Accuracy 可以更好地表明正确的数字:

使用 WorkingPrecision-> 进行确切计算:

应用  (11)

小波压缩  (1)

通过找到与几个非零系数的表示压缩数据:

SymletWavelet[n]n 个消失矩,表示 n 次多项式:

Count 小波系数接近于0的数目:

检测不连续性和边缘  (2)

在小波域中可视化不连续性:

不连续域的细节系数有更大的值:

检测图像的边缘:

设置粗系数为0,只用细节系数进行重建:

能量比较  (1)

比较信号的累积能量、小波系数和傅立叶系数:

计算信号中排序的累积能量:

计算小波系数和傅立叶系数:

DWT 比 DFT 捕获更多的能量,用更少的系数:

降噪  (3)

执行依赖能量的阈值:

计算每个精细度包含的能量比例:

设置所含能量少于1%的小波系数为0:

执行依赖于幅度的阈值:

使用 WaveletThreshold 执行 "Universal" 阈值:

使用 Stein 的无偏风险估计平滑:

对一个 Image 进行降噪:

执行 "Soft" 阈值,每一级自适应计算阈值 "SURE"

逆变换阈值系数:

频率滤波  (1)

小波变换可用于滤波频率:

滤波两个信号,首先执行小波变换:

使用 WaveletListPlot 可视化频率分布:

滤波低频,只保留粗系数:

滤波高频,只保留细节系数:

金融  (3)

提取自从2000年1月1日的 IBM 股票价格趋势:

在低通滤波器系数中捕获该序列趋势:

阈值所有细节系数,逆变换该序列给出趋势:

去趋势金融序列:

细节系数捕获去趋势序列:

通过去除粗系数和逆变换去除趋势:

在金融时间序列中研究利润的变动:

使用 HaarWaveletSymletWavelet 执行小波变换:

因为 GE 的利润系列没有出现低频振荡,更高尺度的细节系数没有表明相对于零点的大的波动:

虽然两个滤波器会捕获序列的变动,它们是不同地分布因为它们近似带通的属性:

SymletWavelet 在某个频率间隔的隔离特征好于 HaarWavelet

属性和关系  (15)

DiscreteWaveletPacketTransform 计算小波系数的全树:

DiscreteWaveletTransform 计算系数全树的子集:

DiscreteWaveletTransform 系数在每个精细度层上长度减半:

旋转数据给出不同的系数:

StationaryWaveletTransform 系数具有与原始数据一样的长度:

旋转数据给出旋转系数:

多维离散小波变换与一维包变换相关:

对于哈尔小波(默认)和数据长度 ,计算得出的系数是一样的:

默认的精细度由 TemplateBox[{{{InterpretationBox[{log, _, DocumentationBuild`Utils`Private`Parenth[2]}, Log2, AutoDelete -> True], (, n, )}, +, {1, /, 2}}}, Floor] 给出:

更高维的:

对于正交小波族,能量范数是守恒的:

对于双正交小波族,能量范数是近似守恒的:

数据均值在变换的最大精细度层获得:

提取最大精细度的系数:

在每个精细度上弥补 的归一化:

来自于单个系数阵列的逆变换的和给出原始数据:

单独逆变换每个小波系数阵列:

它们的和为原始数据:

计算周期数据的离散小波系数:

定义具有紧支集(compact support)的滤波系数:

在第 层的粗系数由 给出,其中

在第 层的细节系数由 给出:

计算部分离散小波逆变换:

定义具有紧支集(compact support)的滤波系数:

在第 层的粗系数为:

在第 层的细节系数为:

在第 层的小波逆变换由 给出:

在精细度 时,重建粗系数 {0,0}

在精细度 时,重建粗系数 {0}

计算小波系数的维数:

在精细度为 时,小波系数的维数由 wd_(j+1)=TemplateBox[{{{1, /, 2},  , {(, {{wd, _, j}, +, fl, -, 2}, )}}}, Ceiling] 给出,其中 表示输入 data 的维数:

比较 维数与 dwd 中的系数维数:

计算一维的哈尔离散小波变换:

计算 {0}{1} 小波系数:

DiscreteWaveletTransform 相比较:

在二维中,每个方向应用分别的滤波器:

哈尔小波的低通和高通滤波器:

矩阵数据的哈尔小波变换:

使用 HaarWaveletDiscreteWaveletTransform 相比较:

图像通道是分别变换的:

组合分别变换的图像通道的 {0} 系数:

比较原始图像的 DiscreteWaveletTransform{0} 系数:

图像是相同的:

DWT 类似于 LiftingWaveletTransform,需要额外的系数进行填充:

可能存在的问题  (1)

填充可能会影响小波系数的总能量:

能量不守恒:

以0填充以确保系数的能量守恒:

巧妙范例  (1)

创建一个填充的数据矩阵:

创建哈尔 DWT 系数的三维图:

Wolfram Research (2010),DiscreteWaveletTransform,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/DiscreteWaveletTransform.html (更新于 2017 年).

文本

Wolfram Research (2010),DiscreteWaveletTransform,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/DiscreteWaveletTransform.html (更新于 2017 年).

CMS

Wolfram 语言. 2010. "DiscreteWaveletTransform." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. 最新版本 2017. https://reference.wolfram.com/language/ref/DiscreteWaveletTransform.html.

APA

Wolfram 语言. (2010). DiscreteWaveletTransform. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/DiscreteWaveletTransform.html 年

BibTeX

@misc{reference.wolfram_2024_discretewavelettransform, author="Wolfram Research", title="{DiscreteWaveletTransform}", year="2017", howpublished="\url{https://reference.wolfram.com/language/ref/DiscreteWaveletTransform.html}", note=[Accessed: 22-November-2024 ]}

BibLaTeX

@online{reference.wolfram_2024_discretewavelettransform, organization={Wolfram Research}, title={DiscreteWaveletTransform}, year={2017}, url={https://reference.wolfram.com/language/ref/DiscreteWaveletTransform.html}, note=[Accessed: 22-November-2024 ]}