基于MATLAB7.X的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

前言

小波分析被看成是調(diào)和分析這一數(shù)學(xué)領(lǐng)域半個(gè)世紀(jì)以來(lái)的工作結(jié)晶。小波分析屬于時(shí)頻分析的一種，它在時(shí)域和頻域同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)，是一種信號(hào)的時(shí)間-尺度（時(shí)間-頻率）分析方法，具有多分辨率分析的特點(diǎn)，而且在時(shí)頻兩域都具有表征信號(hào)局部特征的能力，被譽(yù)為分析信號(hào)的顯微鏡。小波分析已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于信號(hào)處理、圖像處理、量子場(chǎng)論、地震勘探、語(yǔ)音識(shí)別與合成、音樂(lè)、雷達(dá)、CT成像、彩色復(fù)印、流體湍流、天體識(shí)別、機(jī)器視覺(jué)、機(jī)械故障診斷與監(jiān)控、分形以及數(shù)字電視等科技領(lǐng)域。本書(shū)第一版于1999年底由西安電子科技大學(xué)出版社出版，在兩年多的時(shí)間里三次重印，得到了廣大讀者的厚愛(ài)和關(guān)心，并連續(xù)三年被中國(guó)教育網(wǎng)列為暢銷書(shū)。根據(jù)MATLAB 6.X小波工具箱的擴(kuò)展和新的小波理論不斷涌現(xiàn)，本書(shū)第二版對(duì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了更新和修改，并于2003年底出版。隨著時(shí)間的推移，小波分析技術(shù)及其MATLAB 7.O工具箱有了新的發(fā)展和變化，出版社和不少新老讀者一再要求對(duì)該書(shū)進(jìn)行修訂再版，為滿足廣大讀者的愿望和要求并適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展變化，我們?cè)诒Ａ舯緯?shū)前兩版優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)本書(shū)的內(nèi)容進(jìn)行了全面的修訂。較之于前兩版，本書(shū)對(duì)小波分析的理論論述更加嚴(yán)謹(jǐn)，而且充實(shí)了許多小波理論研究的內(nèi)容，譬如二維離散小波變換、二進(jìn)正交小波變換、雙正交小波變換、平穩(wěn)小波變換、快速小波變換算法、提升小波變換算法等內(nèi)容。根據(jù)MATLAB小波工具箱的更新情況，我們對(duì)第2章進(jìn)行了大幅改動(dòng)，增加了提升小波變換函數(shù)、圖像用戶界面函數(shù)、輔助功能與演示函數(shù)和其他一些小波應(yīng)用函數(shù)的闡述，對(duì)GUI用法的論述進(jìn)行全面更新和增補(bǔ)。針對(duì)小波分析應(yīng)用的日益寬泛，本書(shū)第3章中穿插了一些新的應(yīng)用范例，必將給讀者帶來(lái)幫助。本書(shū)的責(zé)任編輯同志為本書(shū)付出了辛勤勞動(dòng)，許多同行也給予熱情的支持和幫助，在此一并表示衷心的感謝。對(duì)于本版中存在的不妥之處，懇請(qǐng)讀者不吝指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)系《基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)——小波分析》的第三版。全書(shū)比較全面地闡述了小波分析的基本理論和基于MATLAB 7.X小波工具箱的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方法。全書(shū)共分三章，分別介紹了小波分析的基本理論、小波分析工具箱函數(shù)和小波分析的應(yīng)用技術(shù)。    本書(shū)精選了前兩版的主要內(nèi)容，針對(duì)日益廣泛的小波分析應(yīng)用領(lǐng)域，加強(qiáng)了對(duì)小波分析的基本理論和應(yīng)用的闡述。針對(duì)MATLAB版本的不斷更新，本書(shū)還對(duì)老版的小波分析工具箱函數(shù)進(jìn)行了修正和增補(bǔ)。書(shū)中首先簡(jiǎn)要介紹了小波分析的基本理論和工程應(yīng)用的基本方法；其次詳細(xì)地介紹了由MATLAB 7.X提供的小波分析工具箱函數(shù)的用法指南；最后以大量的新的應(yīng)用實(shí)例說(shuō)明了基于MATLAB 7.X進(jìn)行小波分析與設(shè)計(jì)的方法。    本書(shū)可作為小波分析、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理等課程的參考書(shū)，對(duì)課程的學(xué)習(xí)可起到事半功倍的效果，對(duì)信號(hào)處理、圖像處理等領(lǐng)域的教師、研究生、高年級(jí)本科生和廣大科研人員都有重要的參考價(jià)值，對(duì)其它領(lǐng)域的科研人員也有一定的借鑒作用。    ★本書(shū)配有電子教案，有需要者可與出版社聯(lián)系，免費(fèi)提供。

書(shū)籍目錄

第1章  小波分析的基本理論  1.1 傅里葉變換到小波分析    1.1.1 傅里葉變換    1.1.2 短時(shí)傅里葉變換    1.1.3 小波分析    1.1.4 小波分析與傅里葉變換的比較  1.2 常用小波函數(shù)介紹    1.2.1 Haar小波    1.2.2 Daubechies(dbN)小波系    1.2.3 Biorthogonal(biorNr.Nd)小波系    1.2.4 Coiflet(coifN)小波系    1.2.5 Symlets($ymN)小波系    1.2.6 Motlet(morl)小波    1.2.7 Mexican Hat(mexh)小波    1.2.8 Meyer函數(shù)    1.2.9 Battle-Lemarie小波    1.2.10 其他一些實(shí)數(shù)小波簡(jiǎn)介    1.2.11 其他一些復(fù)數(shù)小波簡(jiǎn)介  1.3 連續(xù)小波變換    1.3.1 一維連續(xù)小波變換    1.3.2 高維連續(xù)小波變換  1.4 離散小波變換    1.4.1 一維離散小波變換    1.4.2 二維離散小波變換    1.4.3 二進(jìn)小波變換    1.4.4 二進(jìn)正交小波變換    1.4.5 雙正交小波變換    1.4.6 平穩(wěn)小波變換  1.5 矢量小波變換    1.5.1 矢量小波    1.5.2 矢量積小波變換    1.5.3 多級(jí)分解與重構(gòu)  1.6 多分辨分析與Mallat算法    1.6.1 多分辨分析    1.6.2 Mallat算法(快速小波變換FWT)  1.7 提升小波變換    1.7.1 提升小波變換的概述    1.7.2 提升法的步驟    1.7.3 提升算法  1.8 小波包分析    1.8.1 小波包的定義    1.8.2 小波包的性質(zhì)    1.8.3 小波包的空間分解    1.8.4 小波包算法    1.8.5 雙正交小波包第2章  小波分析工具箱函數(shù)  2.1 小波分析中的通用函數(shù)  2.2 小波函數(shù)  2.3 一維連續(xù)小波變換  2.4 一維離散小波變換  2.5 二維離散小波變換  2.6 離散平穩(wěn)小波變換  2.7 小波包變換  2.8 信號(hào)和圖像的消噪與壓縮  2.9 樹(shù)操作應(yīng)用函數(shù)  2.10 提升小波變換  2.11 輔助功能與演示函數(shù)  2.12 圖像用戶界面函數(shù)  2.13 其他小波應(yīng)用函數(shù)  2.14 添加自己的小波函數(shù)    2.14.1 準(zhǔn)備添加一個(gè)小波函數(shù)    2.14.2 添加一個(gè)新的小波函數(shù)系列    2.14.3 添加小波函數(shù)系列之后工具箱的使用  2.15 GUI用法介紹    2.15.1 概述    2.15.2 一維圖形工具    2.15.3 二維圖形工具    2.15.4 顯示工具    2.15.5 小波設(shè)計(jì)工具    2.15.6 一維小波專用工具    2.15.7 二維小波專用工具    2.15.8 信號(hào)與圖像的拓展和截取工具  2.16 小波分析中的數(shù)據(jù)I／O函數(shù)第3章  小波分析的應(yīng)用技術(shù)  3.1 一維小波分析的應(yīng)用    3.1.1 數(shù)學(xué)計(jì)算    3.1.2 小波函數(shù)中的過(guò)零點(diǎn)分析    3.1.3 信號(hào)奇異性檢測(cè)    3.1.4 信號(hào)消噪處理    3.1.5 識(shí)別在含噪聲信號(hào)中有用信號(hào)發(fā)展趨勢(shì)    3.1.6 提取信號(hào)中某一頻率區(qū)間的信號(hào)    3.1.7 信號(hào)在某些頻率區(qū)間的抑制或衰減    3.1.8 檢測(cè)信號(hào)的自相似性    3.1.9 信號(hào)壓縮    3.1.10 語(yǔ)音增強(qiáng)    3.1.11 語(yǔ)音壓縮  3.2 二維小波分析的應(yīng)用    3.2.1 圖像壓縮    3.2.2 圖像消噪    3.2.3 圖像增強(qiáng)    3.2.4 圖像融合    3.2.5 圖像平滑處理  3.3 小波包分析的應(yīng)用    3.3.1 小波包的構(gòu)造    3.3.2 小波包的元素    3.3.3 小波包的組織管理    3.3.4 最佳小波包基的選擇    3.3.5 信號(hào)消噪處理    3.3.6 圖像壓縮    3.3.7 圖像邊緣檢測(cè)    3.3.8 特征提取和識(shí)別附錄A MATLAB命令參考附錄B Toolbox函數(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

小波分析屬于時(shí)頻分析的一種。傳統(tǒng)的信號(hào)分析是建立在傅里葉(Fourier)變換的基礎(chǔ)上的，但是，傅里葉分析使用的是一種全局的變換，即要么完全在時(shí)域，要么完全在頻域，它無(wú)法表述信號(hào)的時(shí)頻局域性質(zhì)，而時(shí)頻局域性質(zhì)恰恰是非平穩(wěn)信號(hào)最根本和最關(guān)鍵的性質(zhì)。為了分析和處理非平穩(wěn)信號(hào)，人們對(duì)傅里葉分析進(jìn)行了推廣乃至根本性的革命，提出并發(fā)展了一系列新的信號(hào)分析理論：短時(shí)傅里葉變換、時(shí)頻分析、Gabor變換、小波變換、Randon-Wigner變換、分?jǐn)?shù)階傅里葉變換、線性調(diào)頻小波變換、循環(huán)統(tǒng)計(jì)量理論和調(diào)幅一調(diào)頻信號(hào)分析等。其中，短時(shí)傅里葉變換和小波變換也是因傳統(tǒng)的傅里葉變換不能夠滿足信號(hào)處理的要求而產(chǎn)生的。短時(shí)傅里葉變換分析的基本思想是：假定非平穩(wěn)信號(hào)在分析窗函數(shù)g(t)的一個(gè)短時(shí)間間隔內(nèi)是平穩(wěn)（偽平穩(wěn)）的，并移動(dòng)分析窗函數(shù)，使f(t)g(t-τ)在不同的有限時(shí)間寬度內(nèi)是平穩(wěn)信號(hào)，從而計(jì)算出各個(gè)不同時(shí)刻的功率譜。但從本質(zhì)上講，短時(shí)傅里葉變換是一種單一分辨率的信號(hào)分析方法（因?yàn)樗褂靡粋€(gè)固定的短時(shí)窗函數(shù)），在信號(hào)分析上還存在著不可逾越的缺陷。小波變換是一種信號(hào)的時(shí)間-尺度（時(shí)間-頻率）分析方法，它具有多分辨率分析(Multi-resolution Analysis)的特點(diǎn)，而且在時(shí)頻兩域都具有表征信號(hào)局部特征的能力，是一種窗口大小固定不變，但其形狀可改變，時(shí)間窗和頻率窗都可以改變的時(shí)頻局部化分析方法。即在低頻部分具有較高的頻率分辨率和較低的時(shí)間分辨率，在高頻部分具有較高的時(shí)間分辨率和較低的頻率分辨率，很適合于探測(cè)正常信號(hào)中夾帶的瞬態(tài)反?，F(xiàn)象并展示其成分，所以被譽(yù)為分析信號(hào)的顯微鏡。

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《基于MATLAB7.X的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì):小波分析(第3版)》由西安電子科技大學(xué)出版社出版。

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