您的位置 首页 方案

根据LabVIEW和Matlab混合编程的小波去噪办法

信号降噪是信号处理领域的经典问题之一。传统的降噪方法主要包括线性滤波方法和非线性滤波方法,滤波器在工作时对信号进行筛选,只让特定频段的信号通过。当信号中的有用成分和噪声成分各占不同频带,可以将噪声成分

信号降噪是信号处理范畴的经典问题之一。传统的降噪办法首要包括线性滤波办法和非线性滤波办法,滤波器在作业时对信号进行挑选,只让特定频段的信号经过。当信号中的有用成分和噪声成分各占不同频带,能够将噪声成分有用除掉。但假如信号和噪声的频谱堆叠,则经典滤波器将不起作用。这些滤波器按滤波的频段可分为高通、低通及带通滤波器,依据规划滤波器的思维能够把滤波器分为巴特沃斯滤波器、贝塞尔滤波器、椭圆滤波器及切比雪夫滤波器等。

此外,传统的滤波器降噪办法的缺乏在于使信号改换后熵增加,无法描写信号的非平稳性而且无法得到信号的相关性。为了战胜上述缺陷,选用小波改换来处理信号降噪的办法运用越来越广泛。可是,因为小波改换数学理论较深,关于初学者而言,运用传统的C言语等编程办法,编程难度很大。本文选用LabVIEWMatlab 混合编程的办法,将LabVIEW 完美的图形编程技能和Matlab强壮的数学解算功用结合起来,完成了小波降噪的数学建模和信号图画显现。

1 小波改换原理

小波改换的理论首要包括接连小波改换、离散小波改换和多分辩剖析。

1.1 接连小波改换

按如下办法平移和弹性而生成的函数族 {ψ a,b } 叫剖析小波或接连小波(Continue Wavelet Transform,CWT),ψ 称为根本小波。

恣意函数在某一规范a 、平移点b 上的小波改换系数,实质上表征的是在b 方位处,时刻段2aΔψ 上包括在中心频率为ω* a ,带宽为2Δψ – /a 频窗内的频率重量巨细,跟着规范a 的改变,对应窗口中心频率为ω* a 及窗口宽度2Δψ – /a 也发生改变。

1.2 离散小波改换

在实践运用中,一般剖析的信号都是经过离散采样后得到的离散时刻序列,需求把接连小波及其改换离散化,以进行数字信号处理。详细作法是经过对其弹性规范因子a 和平移因子b 的采样而离散化。

式中:m,n 别离称为频率规模指数和时刻步长改变指数。

在接连小波改换Wψ f (a,b) 中,因为a,b 是接连改变的,它是高冗余的,只需母小波ψ(t) 满意容许条件,则可由Wψ f (a,b) 彻底恢恢复信号f (t) .关于离散小波改换,因为对a,b 进行了离散采样,为了使Wψ f (m,n) 包括满足的信息以恢恢复信号f (t) ,就需求对改换运用的母小波作出更严厉的约束。

在Hilbert空间H中的一族函数{- }jj ∈ J称为是一个结构,假如存在A,B ∈(0,∞) 时,关于一切f ∈ H,有:

2 小波降噪原理

小波改换具有低熵性、多分辩率特性、去相关性、选基灵敏性的特色,因而小波降噪得到更广泛的运用。其间阈值去噪办法是一种完成简略、成果较好的小波降噪办法。

阈值去噪办法便是对小波分化后的各层系数中模大于和小于某阈值的系数别离处理,然后对处理完的小波系数进行反改换,重构经去噪的信号。在实际情况下,有用的信号一般是低频信号,而噪声信号一般是高频信号,在去噪的进程中,一般对小波分化的高频系数进行阈值化后重构信号。阈值的获取是小波去噪的要害,本文中的小波去噪模块借助于Matlab小波剖析东西箱中的小波剖析函数获取阈值。

Matlab 中完成信号阈值获取的函数有ddencmp、thselect、wbmpen 和wdcbm,本文选用了wbmpen.小波去噪的部分Matlab代码如下:

3 LabVIEW 和Matlab 混合编程办法
3.1 LabVIEW简介
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineer-ing)是NI(National Instruments)公司的产品,是一种图形化的编程言语,它广泛地被工业界、学术界和研讨实验室所承受,视为一个规范的数据收集和仪器操控软件。这是一个功用强壮且灵敏的软件,运用它能够方便地树立自己的虚拟仪器,其图形化的界面使得编程及运用进程都生动有趣。运用LabVIEW,可发生独立运转的可执行文件。
图形化的程序言语,又称为“G”言语。运用这种言语编程时,根本上不写程序代码,取而代之的是流程图。它尽可能运用了技能人员、科学家、工程师所了解的术语、图标和概念,因而,LabVIEW 是一个面向最终用户的东西,供给了完成仪器编程和数据收集体系的快捷途径。运用它进行原理研讨、规划、测验并完成仪器体系时,能够大大进步作业功率。
3.2 LabVIEW调用外部代码的办法
LabVIEW 的Functions 模块内Advanced 中CIN 节点,用户可将需求调用的外部代码编译成LabVIEW 所能辨认的格局与此节点相连,当此节点执行时,Lab-VIEW 将主动调用与此节点相连的外部代码,并向CIN传递特定的数据结构。
运用CIN技能,用户可向CIN传递恣意复合的数据结构。因为LabVIEW 中数据的存储格局遵从了C言语中数据的存储格局,所以一般情况下,运用CIN 可获得较高的程序功率。
3.3 运用LabVIEW的图形界面编程办法
为了更直观地显现信号波形,选用LabVIEW 开发了图形显现界面,用以显现原始信号波形和消噪后信号波形。图1是图形显现界面的LabVIEW编程代码。图2是选用LabVIEW和Matlab混合编程的代码。
4 运用实例
本文选用小波去噪办法对两种不同的振荡冲击信号进行了剖析处理,如图3和图4所示。
从图形显现成果能够看出,经小波降噪后,滤除了噪声搅扰信号,各鼓励呼应信号愈加显着,这关于后期的信号剖析处理奠定了良好基础。
5 结语
小波去噪办法比较于传统的滤波器办法,在处理非平稳信号时具有共同的优势,有助于进步信号剖析处理精度。而选用LabVIEW 和Matlab 混合编程的办法,则降低了编程难度,能够大大进步作业功率,是一种完成仪器编程的快捷途径。

声明:本文内容来自网络转载或用户投稿,文章版权归原作者和原出处所有。文中观点,不代表本站立场。若有侵权请联系本站删除(kf@86ic.com)https://www.86ic.net/fangan/240736.html

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: kf@86ic.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部