一种时间-频率域信号处理的多窗口函数选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种时间-频率域信号处理方法，特别是涉及一种时间-频率域信号 处理的多窗口函数选择方法，属于信号处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 对信号的时间-频率域分析得到了广泛的应用。最常用的将信号从时间域变换到 时间-频率域的方法为小波变换（Wavelet Transform)和短时傅里叶变换（STFT)，这些方 法的一个共同特点是有许多不同的窗口函数（也称基函数，母函数或父函数）可选，属于 "多窗口函数"的时间-频率域分析方法，其特点为针对不同信号采用不同的窗口函数做时 间-频率域变换会有不同的变换效果。
[0003] 许多研宄围绕为不同信号的时间-频率域变换选择最优窗口函数而展开，并且收 到了积极的效果。一旦选定了最优窗口函数，就通过计算机软件对信号进行基于选定窗口 函数的时间-频率域变换进而分析或处理，分析或处理过程中选定的窗口函数不再变动。
[0004] 然而实际应用中，我们往往需要在信号处分析或处理过程中改变时间-频率域的 频率范围，以便更好地观察信号在不同频率范围中的表现。例如，在更窄的频率范围内观察 信号在时间-频率域中的细节。这时，原先选择的窗口函数可能不再最优。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提出一种新的时间-频率域信号处理 的多窗口函数选择方法，不仅能够为不同信号的时间-频率域变换选择最优的窗口函数， 并且能够在时间-频率域的频率范围变动时自动选择最优的窗口函数。
[0006] 有许多不同类型的小波变换方法。无论采用哪种小波变换，其变换结果都产生系 数集合。我们希望这种小波变换后形成的系数集合包含的背景噪声（小数值的系数）要 小，并且将系数集合内的背景噪声对系数最大值的比例作为与小波变换方法无关的窗口函 数选择判据： 对于m行，n列的小波变换系数集合，其系数为Cji = l，2，...，mXn)。采用j个不同 的窗口函数％(j = 1，2，...，J)对信号做小波变换得到j个不同的系数集合Cp。我们定 义判据（1)
【主权项】
1. 一种时间-频率域信号处理的多窗口函数选择方法，其特征在于该方法包括如下步 骤： 〈1>选择多个不同的小波变换（WAVELET)或者短时傅里叶变换（STFT)窗口函数，计算 基于不同窗口函数的WAVELET变换或者STFT变换； 〈2>对基于不同窗口函数的WAVELET变换或者STFT变换的系数集合按照WAVELET变换 窗口函数选择判据或者STFT变换窗口函数选择判据进行判断，确定最优窗口函数，基于最 优窗口函数的WAVELET变换或者STFT变换结果即为最优结果； 〈3>如果需要改变WAVELET变换或者STFT变换结果的频率范围，则按新的频率范围重 复上述步骤1和2重新选择最优窗口函数和基于该最优窗口函数的变换结果。
2. 如权利要求1所述的时间-频率域信号处理的多窗口函数选择方法，其特征在于其 中所述的WAVELET变换窗口函数选择判据为： 其中
(：^为采用第j个窗口函数计算获得的小波变换系数绝对值集合 Mj=MAX(C& ^ 2,...，mXn为采用第j个窗口函数计算获得的小波变换系数集合C」的 系数最大值。
3. 如权利要求2所述的WAVELET变换窗口函数选择判据，其特征在于按照该判据 进行判别，其中具有最小Crati。结果的窗口函数是最优窗口函数，采用该最优窗口函数的 WAVELET变换结果为最优变换结果。
4. 如权利要求1所述的时间-频率域信号处理的多窗口函数选择方法，其特征在于其 中所述的STFT变换窗口函数选择判据为： 共T
(：^为采用第j个窗口函数计算获得的STFT变换系数绝对值集合 1'11 = 1((嫩乂((^)」=1，2，...，11 = 1，2，...,"1><11)(|<1?<1为所有系数集合的最大值乘以小于1的 系数K。
5. 如权利要求4所述的STFT变换窗口函数选择判据，其特征在于按照该判据进行判 另IJ，其中具有最大结果的窗口函数是最优窗口函数，采用该最优窗口函数的STFT变换结果 为最优变换结果。
【专利摘要】一种时间-频率域信号处理的多窗口函数选择方法。包括如下步骤：<1>选择多个不同的小波变换（WAVELET）或者短时傅里叶变换（STFT）窗口函数并计算WAVELET变换或者STFT变换；<2>对变换产生的系数集合按照WAVELET变换窗口函数选择判据或者STFT变换窗口函数选择判据进行判断，确定最优窗口函数，基于最优窗口函数的变换结果即为最优结果;<3>如果需要改变WAVELET变换或者STFT变换结果的频率范围，则按新的频率范围重复上述步骤1和2重新选择最优窗口函数及其变换结果。本发明的方法的有益效果在于：不仅能够为不同信号的时间-频率域变换选择最优的窗口函数，并且能够在时间-频率域的频率范围变动时自动选择最优的窗口函数。
【IPC分类】G06F17-14
【公开号】CN104809097
【申请号】CN201510219724
【发明人】吴伟
【申请人】吴伟
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月30日