现代测试技术及应用第8章.ppt

　　4. 用于二维信号处理的双通道PR滤波器组 　　前面介绍的双通道PR滤波器组主要用于一维信号处理， 事实上，双通道PR滤波器组也可用于二维信号处理， 见图8.36。在这种情况下，先处理行再处理列。因此，一个二维阵列分解成4个二维次阵列：低-低；低-高；高-低；高-高。 每个次阵列是原始二维信号大小的1/4。 图8.36 二维信号处理 　　图8.37表示用双通道PR滤波器组对二维图像的分解。此时， 原始128×128的二维矩阵分解成64×64的次矩阵，4个次矩阵总的大小等于原始二维矩阵的大小。例如，在4个次矩阵中的元素总数为16 384，等于128×128。然而，选择恰当的滤波器，可以使大多数次矩阵元素小到足够被忽略。因此，可以使用全部小波变换系数的一部分来恢复原始图像和实现数据压缩。在这个例子中，最多使用25%的小波变换系数来重构原始图像，其中93.22%来自低-低次矩阵，其余三个次矩阵包含有限的信息。 若重复小波变换到低-低次矩阵的过程，则可以进一步降低压缩比率。 图8.37 二维图像分解 8.3.3 小波分析的应用 　　小波变换的例子位于SPT面板上，如图8.38所示。选择Start→Programs→National Instruments→Signal Processing Toolset→NI SPT Application 6.0来打开SPT面板。 在SPT面板上选择1D Wavelet Transform图标或2D Wavelet Transform图标。 图8.38 SPT面板 　　1. 一维小波变换 　　可以使用一维小波变换的例子对一维测试数据计算小波包， 小波包是一个通用的小波代数运算。也可以使用一维小波变换例子来测试自己设计的小波和滤波器组。  　　当在SPT面板上点击1D Wavelet Transform图标时，便可打开一维小波变换前面板以及小波和滤波器前面板，分别见图8.39和图8.40。 图8.39 一维小波变换前面板 图8.40 小波和滤波器前面板 　　一维小波变换前面板包括4个图，顶部图显示原始信号， 其他3个图显示为不同树径的小波变换结果。  　　实现使用一维小波变换的例子对一维测试数据计算小波包的步骤是：调入测试数据；选择小波；指定扩展类型；指定树径； 指定显示方式； 保存小波变换结果。 　　1） 调入数据 　　选择File→Load→Data File，打开Choose file to read对话框，在Choose file to read对话框中选定要进行分析的数据文件。  　　可以选择自己的数据文件或信号处理工具箱支持的数据文件例子，自己的数据文件必须是1行或1列的text文件。 　　2） 选择小波 　　选择File→Load→Existing Wavelets，打开Choose file to read对话框，在Choose file to read对话框中选定用于进行分析的数据文件。  　　可选择使用信号处理工具箱支持的小波或来自自己数据文件的小波，或用小波设计器所设计的小波。小波文件必须包含G0(z)、G1(z)、H0(z)和H1(z)的滤波器系数，4行是连续的。 可以用小波设计器或其他应用程序产生所需数据文件。 　　信号处理工具箱支持的小波与全局变量分析滤波器和合成滤波器保存在一起。小波和滤波器前面板指示器显示对于全局变量的母小波、尺度函数和滤波器系数，见图8.40，分别是： 　　(1) 分析尺度显示小波变换的尺度函数。 　　(2) 分析小波显示小波变换的母小波。 　　(3) 分析低通显示分析低通滤波器G0(z)的系数。 　　(4) 分析高通显示分析高通滤波器G1(z)的系数。 　　(5) 合成尺度显示小波逆变换的尺度函数。 　　(6) 合成小波显示小波逆变换的母小波。 　　(7) 合成低通显示合成逆低通滤波器H0(z)的系数。 　　(8) 合成高通显示合成逆高通滤波器H1(z)的系数。 　　使用小波和滤波器前面板上的Refinement控制器，见图8.40， 指定用多少等级来计算小波和尺度函数。一个合适的小波经过4或5等级后通常会收敛。 　　3） 指定扩展类型 　　使用一维小波变换前面板上的Extension Type，见图8.39， 指定数据的填充方法。可选择下列填充方法：  　　(1) 零填充。在原始数据的开始和结尾填充零。 　　(2) 均衡扩展。在原始数据的开始和结尾均衡添加输入数据。 　　(3) 一阶微分。在原始数据的开始和结尾添加一阶平滑填充输入数据。  　　(4) 二阶微分（缺省）。 在原始数据的开始和结尾添加二阶平滑填充输入数据。 　　在原始信号的开始或结尾填充的点数由