一種時間-頻率域信號處理的多窗口函數(shù)選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種時間-頻率域信號處理方法，特別是涉及一種時間-頻率域信號 處理的多窗口函數(shù)選擇方法，屬于信號處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 對信號的時間-頻率域分析得到了廣泛的應(yīng)用。最常用的將信號從時間域變換到 時間-頻率域的方法為小波變換（Wavelet Transform)和短時傅里葉變換（STFT)，這些方 法的一個共同特點是有許多不同的窗口函數(shù)（也稱基函數(shù)，母函數(shù)或父函數(shù)）可選，屬于 "多窗口函數(shù)"的時間-頻率域分析方法，其特點為針對不同信號采用不同的窗口函數(shù)做時 間-頻率域變換會有不同的變換效果。
[0003] 許多研宄圍繞為不同信號的時間-頻率域變換選擇最優(yōu)窗口函數(shù)而展開，并且收 到了積極的效果。一旦選定了最優(yōu)窗口函數(shù)，就通過計算機軟件對信號進行基于選定窗口 函數(shù)的時間-頻率域變換進而分析或處理，分析或處理過程中選定的窗口函數(shù)不再變動。
[0004] 然而實際應(yīng)用中，我們往往需要在信號處分析或處理過程中改變時間-頻率域的 頻率范圍，以便更好地觀察信號在不同頻率范圍中的表現(xiàn)。例如，在更窄的頻率范圍內(nèi)觀察 信號在時間-頻率域中的細(xì)節(jié)。這時，原先選擇的窗口函數(shù)可能不再最優(yōu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種新的時間-頻率域信號處理 的多窗口函數(shù)選擇方法，不僅能夠為不同信號的時間-頻率域變換選擇最優(yōu)的窗口函數(shù)， 并且能夠在時間-頻率域的頻率范圍變動時自動選擇最優(yōu)的窗口函數(shù)。
[0006] 有許多不同類型的小波變換方法。無論采用哪種小波變換，其變換結(jié)果都產(chǎn)生系 數(shù)集合。我們希望這種小波變換后形成的系數(shù)集合包含的背景噪聲（小數(shù)值的系數(shù)）要 小，并且將系數(shù)集合內(nèi)的背景噪聲對系數(shù)最大值的比例作為與小波變換方法無關(guān)的窗口函 數(shù)選擇判據(jù)： 對于m行，n列的小波變換系數(shù)集合，其系數(shù)為Cji = l，2，...，mXn)。采用j個不同 的窗口函數(shù)％(j = 1，2，...，J)對信號做小波變換得到j(luò)個不同的系數(shù)集合Cp。我們定 義判據(jù)（1)
【主權(quán)項】
1. 一種時間-頻率域信號處理的多窗口函數(shù)選擇方法，其特征在于該方法包括如下步 驟： 〈1>選擇多個不同的小波變換（WAVELET)或者短時傅里葉變換（STFT)窗口函數(shù)，計算 基于不同窗口函數(shù)的WAVELET變換或者STFT變換； 〈2>對基于不同窗口函數(shù)的WAVELET變換或者STFT變換的系數(shù)集合按照WAVELET變換 窗口函數(shù)選擇判據(jù)或者STFT變換窗口函數(shù)選擇判據(jù)進行判斷，確定最優(yōu)窗口函數(shù)，基于最 優(yōu)窗口函數(shù)的WAVELET變換或者STFT變換結(jié)果即為最優(yōu)結(jié)果； 〈3>如果需要改變WAVELET變換或者STFT變換結(jié)果的頻率范圍，則按新的頻率范圍重 復(fù)上述步驟1和2重新選擇最優(yōu)窗口函數(shù)和基于該最優(yōu)窗口函數(shù)的變換結(jié)果。
2. 如權(quán)利要求1所述的時間-頻率域信號處理的多窗口函數(shù)選擇方法，其特征在于其 中所述的WAVELET變換窗口函數(shù)選擇判據(jù)為： 其中
(：^為采用第j個窗口函數(shù)計算獲得的小波變換系數(shù)絕對值集合 Mj=MAX(C& ^ 2,...，mXn為采用第j個窗口函數(shù)計算獲得的小波變換系數(shù)集合C」的 系數(shù)最大值。
3. 如權(quán)利要求2所述的WAVELET變換窗口函數(shù)選擇判據(jù)，其特征在于按照該判據(jù) 進行判別，其中具有最小Crati。結(jié)果的窗口函數(shù)是最優(yōu)窗口函數(shù)，采用該最優(yōu)窗口函數(shù)的 WAVELET變換結(jié)果為最優(yōu)變換結(jié)果。
4. 如權(quán)利要求1所述的時間-頻率域信號處理的多窗口函數(shù)選擇方法，其特征在于其 中所述的STFT變換窗口函數(shù)選擇判據(jù)為： 共T
(：^為采用第j個窗口函數(shù)計算獲得的STFT變換系數(shù)絕對值集合 1'11 = 1((嫩乂((^)」=1，2，...，11 = 1，2，...,"1><11)(|<1?<1為所有系數(shù)集合的最大值乘以小于1的 系數(shù)K。
5. 如權(quán)利要求4所述的STFT變換窗口函數(shù)選擇判據(jù)，其特征在于按照該判據(jù)進行判 另IJ，其中具有最大結(jié)果的窗口函數(shù)是最優(yōu)窗口函數(shù)，采用該最優(yōu)窗口函數(shù)的STFT變換結(jié)果 為最優(yōu)變換結(jié)果。
【專利摘要】一種時間-頻率域信號處理的多窗口函數(shù)選擇方法。包括如下步驟：<1>選擇多個不同的小波變換（WAVELET）或者短時傅里葉變換（STFT）窗口函數(shù)并計算WAVELET變換或者STFT變換；<2>對變換產(chǎn)生的系數(shù)集合按照WAVELET變換窗口函數(shù)選擇判據(jù)或者STFT變換窗口函數(shù)選擇判據(jù)進行判斷，確定最優(yōu)窗口函數(shù)，基于最優(yōu)窗口函數(shù)的變換結(jié)果即為最優(yōu)結(jié)果;<3>如果需要改變WAVELET變換或者STFT變換結(jié)果的頻率范圍，則按新的頻率范圍重復(fù)上述步驟1和2重新選擇最優(yōu)窗口函數(shù)及其變換結(jié)果。本發(fā)明的方法的有益效果在于：不僅能夠為不同信號的時間-頻率域變換選擇最優(yōu)的窗口函數(shù)，并且能夠在時間-頻率域的頻率范圍變動時自動選擇最優(yōu)的窗口函數(shù)。
【IPC分類】G06F17-14
【公開號】CN104809097
【申請?zhí)枴緾N201510219724
【發(fā)明人】吳偉
【申請人】吳偉
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月30日