最近工作需要,看了一下小波变换方面的东西,用python实现了一个简单的小波变换类,将来可以用在工作中。
简单说几句原理,小波变换类似于傅里叶变换,都是把函数用一组正交基函数展开,选取不同的基函数给出不同的变换。例如傅里叶变换,选择的是sin和cos,或者exp(ikx)这种复指数函数;而小波变换,选取基函数的方式更加灵活,可以根据要处理的数据的特点(比如某一段上信息量比较多),在不同尺度上采用不同的频宽来对已知信号进行分解,从而尽可能保留多一点信息,同时又避免了原始傅里叶变换的大计算量。以下计算采用的是haar基,它把函数分为2段(A1和B1,但第一次不分),对第一段内相邻的2个采样点进行变换(只考虑A1),变换矩阵为
sqrt(0.5) sqrt(0.5)
sqrt(0.5) -sqrt(0.5)
变换完之后,再把第一段(A1)分为两段,同样对相邻的点进行变换,直到无法再分。
下面直接上代码
Wavelet.py
import math class wave: def __init__(self): M_SQRT1_2 = math.sqrt(0.5) self.h1 = [M_SQRT1_2, M_SQRT1_2] self.g1 = [M_SQRT1_2, -M_SQRT1_2] self.h2 = [M_SQRT1_2, M_SQRT1_2] self.g2 = [M_SQRT1_2, -M_SQRT1_2] self.nc = 2 self.offset = 0 def __del__(self): return class Wavelet: def __init__(self, n): self._haar_centered_Init() self._scratch = [] for i in range(0,n): self._scratch.append(0.0) return def __del__(self): return def transform_inverse(self, list, stride): self._wavelet_transform(list, stride, -1) return def transform_forward(self, list, stride): self._wavelet_transform(list, stride, 1) return def _haarInit(self): self._wave = wave() self._wave.offset = 0 return def _haar_centered_Init(self): self._wave = wave() self._wave.offset = 1 return def _wavelet_transform(self, list, stride, dir): n = len(list) if (len(self._scratch) < n): print("not enough workspace provided") exit() if (not self._ispower2(n)): print("the list size is not a power of 2") exit() if (n < 2): return if (dir == 1): # 正变换 i = n while(i >= 2): self._step(list, stride, i, dir) i = i1 if (dir == -1): # 逆变换 i = 2 while(i <= n): self._step(list, stride, i, dir) i = i << 1 return def _ispower2(self, n): power = math.log(n,2) intpow = int(power) intn = math.pow(2,intpow) if (abs(n - intn) > 1e-6): return False else: return True def _step(self, list, stride, n, dir): for i in range(0, len(self._scratch)): self._scratch[i] = 0.0 nmod = self._wave.nc * n nmod -= self._wave.offset n1 = n - 1 nh = n 1 if (dir == 1): # 正变换 ii = 0 i = 0 while (i < n): h = 0 g = 0 ni = i + nmod for k in range(0, self._wave.nc): jf = n1 & (ni + k) h += self._wave.h1[k] * list[stride*jf] g += self._wave.g1[k] * list[stride*jf] self._scratch[ii] += h self._scratch[ii + nh] += g i += 2 ii += 1 if (dir == -1): # 逆变换 ii = 0 i = 0 while (i < n): ai = list[stride*ii] ai1 = list[stride*(ii+nh)] ni = i + nmod for k in range(0, self._wave.nc): jf = n1 & (ni + k) self._scratch[jf] += self._wave.h2[k] * ai + self._wave.g2[k] * ai1 i += 2 ii += 1 for i in range(0, n): list[stride*i] = self._scratch[i]
测试代码如下:
test.py
import math import Wavelet waveletn = 256 waveletnc = 20 #保留的分量数 wavelettest = Wavelet.Wavelet(waveletn) waveletorigindata = [] waveletdata = [] for i in range(0, waveletn): waveletorigindata.append(math.sin(i)*math.exp(-math.pow((i-100)/50,2))+1) waveletdata.append(waveletorigindata[-1]) Wavelet.wavelettest.transform_forward(waveletdata, 1) newdata = sorted(waveletdata, key = lambda ele: abs(ele), reverse=True) for i in range(waveletnc, waveletn): # 筛选出前 waveletnc个分量保留 for j in range(0, waveletn): if (abs(newdata[i] - waveletdata[j]) < 1e-6): waveletdata[j] = 0.0 break Wavelet.wavelettest.transform_inverse(waveletdata, 1) waveleterr = 0.0 for i in range(0, waveletn): print(waveletorigindata[i], ",", waveletdata[i]) waveleterr += abs(waveletorigindata[i] - waveletdata[i])/abs(waveletorigindata[i]) print("error: ", waveleterr/waveletn)
当waveletnc = 20时,可得到下图,误差大约为2.1
当waveletnc = 100时,则为下图,误差大约为0.04
当waveletnc = 200时,得到下图,误差大约为0.0005
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。
python,小波变换
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稳了!魔兽国服回归的3条重磅消息!官宣时间再确认!
昨天有一位朋友在大神群里分享,自己亚服账号被封号之后居然弹出了国服的封号信息对话框。
这里面让他访问的是一个国服的战网网址,com.cn和后面的zh都非常明白地表明这就是国服战网。
而他在复制这个网址并且进行登录之后,确实是网易的网址,也就是我们熟悉的停服之后国服发布的暴雪游戏产品运营到期开放退款的说明。这是一件比较奇怪的事情,因为以前都没有出现这样的情况,现在突然提示跳转到国服战网的网址,是不是说明了简体中文客户端已经开始进行更新了呢?
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