×

定义小波双谱。 (英文) Zbl 1465.42043号

正如本文所讨论的,双谱分析是研究振荡之间相互作用的有效信号处理工具。对于一个允许的小波函数(psi\),使得\(\hat{\psi}\ge0\),\(\aht{\psi}\)消失在\(-\infty,0]\)和\(\int_0^\infty\frac{\hat}\psi{(r)}上{r} 医生<infty),任何实值信号的连续小波变换(L^2(mathbb{R})中的x)定义为\[W_{x}(f,t)=W_{psi,\kappa,x},\]其中,\(f>0)是频率,\(t\in\mathbb{R}\),\(\kappa\)是参数。中定义的原始小波双谱[B.V.van Milligen公司等,“等离子体湍流中的非线性现象和间歇性”,《物理学》。修订稿。74,第3期,395–398(1995),doi:10.1103/PhysRevLett.74.395; “小波双相干:一种新的湍流分析工具”,Phys。等离子体,2,第8期,3017-3032(1995),数字对象标识代码:10.1063/1.871199]由提供\[B^I_{xyz}(s_1,s_2):=\int_T^{T+\Delta I}W_x(s_1,T)W_y(s_2,T)\overline{W_z((s_1^{-1}+s_2^{-1{)^{-1},T)}dt,\]其中,(x)、(y)、(z)是有限能量信号,(I=[T,T+Delta]\)是时间间隔。本文在第一节中指出,原始小波双谱并不是对其尺度空间区域的双谱含量进行定量,而只是定性的。因此,作者在第3.1节中引入了小波双谱的另一个定义:,\[D_\psi(\lambda):=\int_{-\infty}^\infty \int_}-\infcy}^\ infty \ mathring{\psi},\]其中,\(mathring{\psi}(f):=\hat{\psi.}(\frac{1}{f})\)和\(hat{\spi}(f):=\ int_{-\infty}^{\infty}\psi(\tau)e^{-2\piif\tau}d\tau)是\(\psi\)的傅里叶变换,其中\(f\)是频率变量。作者在身份(44)中观察到\[\压裂{1}{8}A_1A_2A_3e^{i\theta}=\frac{1}}{D_psi(\lambda)}\int_{mathbb{R}^2}W_{psi,\kappa,x}(e^{zeta_1},t)W_{psi,\kapta,y},t)}D(\zeta_1,\zeta_2),\]其中\(x(t)=A_1\cos(2\pi\lambda\nu t+\phi_1),y(t)=A_2\cos(2\pi(1-\lambda)\nu t+\phi_2)\)和\(z(t)=A_3\cos(2\pi\nu t+\phi_1+\phi_2-\theta)\)是具有恒定频率的信号。然后,作者在定义4中定义了方程(45)中的对数频率小波双谱密度函数(b_{psi,\kappa,xyz}:(0,\infty)^2\times\mathbb{R}\rightarrow\mathbb}\C})\[b_{psi,\kappa,xyz}(f1,f2,t)=D_\psi\左(压裂{f1}{f1+f2}\右)^{-1}W_{psi,\]对于有限能量信号(x)、(y)、(z)。新的小波双谱是公式(47)中给出的相关度量,如下所示:\[\int_A\frac{b_{psi,\kappa,xyz}(f1,f2,t)}{f1f2}d(f1、f2、t),\]其中,(A\subseteq\mathbb{R}^3)是一个可测集。然后,作者证明了定理8中小波双谱的新定义,证明了小波双谱新定义与正弦和的传统双谱匹配,在频率分辨率趋于无穷大的极限内。作者还提供了一些数值例子,以说明第5节中新定义的小波双谱的优点,方法是使用参数为(sigma>0)的(hat{psi}_\sigma(r):=e^{-2(\pi\sigma\logr)^2},r>0)给出的一个特定容许小波(\psi\)。

MSC公司:

42立方厘米 涉及小波和其他特殊系统的非三角调和分析
94甲12 信号理论(表征、重建、滤波等)

软件:

TFSAP公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Akan,A。;Artan,R.B.U.,非平稳信号的时变双谱分析(第七届信号处理及其应用国际研讨会,2003年)。《议事录》,第1卷(2003年),569-572
[2] Bartelt,H。;Lohmann,A.W。;Wirnitzer,B.,双谱相位和振幅恢复,应用。选择。,23, 18, 3121-3129 (1984)
[3] Berridge,M.J。;Rapp,P.E.,《细胞振荡器的功能、机制和控制的比较研究》,《实验生物学杂志》。,81, 1, 217-279 (1979)
[4] (Boashash,B.,《时频信号分析与处理》(2016),学术出版社:牛津大学学术出版社)
[5] Chandran,V.,视觉诱发多通道EEG的时变双谱分析,EURASIP J.高级信号处理。,2012, 1, 140 (2012)
[6] 陈,H。;唐,X。;张,R。;Gao,J.,浅水中底坡对非线性三元相互作用的影响,海洋动力学。,68, 469-483 (2018)
[7] 克莱姆森,P。;兰卡斯特,G。;Stefanovska,A.,重建时间依赖动力学,Proc。IEEE,104,2,223-241(2016)
[8] 克莱姆森,P.T。;Stefanovska,A.,《辨别非自主动力学》,《物理学》。众议员,542,4,297-368(2014)
[9] 克莱姆森,P.T。;Petkoski,S。;斯坦科夫斯基,T。;Stefanovska,A.,耦合非自治振荡器,(Kloeden,P.E.;Pötzsche,C.,《生命科学中的非自治动力系统》(2013),Springer国际出版:Springer International Publishing Cham),163-197·Zbl 1311.37072号
[10] Dandawate,A.V。;Giannakis,G.B.,第k阶(几乎)循环平稳过程的非参数多谱估计,IEEE Trans。Inf.理论,40,1,67-84(1994)·Zbl 0803.94005号
[11] 董,G。;马,Y。;佩林,M。;马,X。;Yu,B。;Xu,J.,使用基于小波的双相干对波-波非线性相互作用的实验研究,Coast。工程师,55,9,741-752(2008)
[12] 杜多克·德维特,T。;Krasnosel’skikh,V.V.,地球准平行弓形激波强等离子体湍流的小波双相干分析,Phys。等离子体,2,11,4307-4311(1995)
[13] Dyrud,L。;Krane,B。;奥本海姆,M。;佩塞利,H.L。;施莱格尔,K。;Trulsen,J。;Wernik,A.W.,《电离层E区低频静电波:火箭观测和数值模拟的比较》,Ann.Geophys。,24, 11, 2959-2979 (2006)
[14] Field,D.J.,《自然图像统计与皮层细胞响应特性之间的关系》,J.Opt。《美国社会学杂志》,4,12,2379-2394(1987)
[15] Fonollosa,J.R。;Nikias,C.T.,Wigner高阶矩谱:定义、性质、计算及其在瞬态信号分析中的应用,IEEE Trans。信号处理。,41, 1, 245-266 (1993) ·Zbl 0825.94080号
[16] 加德纳,W.A。;斯普纳,C.M.,循环平稳时间序列的累积量理论。I.基础,IEEE Trans。信号处理。,42, 12, 3387-3408 (1994)
[17] Ge,Z.,小波双相干显著性检验及其在湍流剪切流非线性分析中的应用,Phys。E版,81,第056311条pp.(2010)
[18] Gerr,N.L.,《引入三阶Wigner分布》,Proc。IEEE,76,3290-292(1988年)
[19] 戈德史密斯,T.H。;Goldsmith,M.H.M.,高等植物细胞膜电位、电阻和耦合的细胞内测量解释,植物,143,3,267-274(1978)
[20] Gurley,K。;Kijewski,T。;Kareem,A.,《利用小波变换进行一阶和高阶相关检测》,J.Eng.Mech。,129, 2, 188-201 (2003)
[21] Hadjileontiadis,L.J.,使用小波高阶谱特征的基于EEG的强直性感冒疼痛表征,IEEE Trans。生物识别。工程师,62,1981-1991(2015)
[22] Hadjileontiadis,L.J.,《连续小波变换和高阶谱:呼吸音分析和基于脑电图的疼痛表征的组合潜力》,Philos。变速器。R.Soc.A,3762126(2018年)
[23] Han,J。;Jiang,N.,双相干谱分析对高超音速边界层Mack模式不稳定性的动力学演化研究,中国。物理学。莱特。,第29、7条,第074703页(2012年)
[24] 哈塞尔曼,K。;蒙克,W。;麦克唐纳,G.,海浪双谱,(罗森布拉特,M.,《时间序列分析研讨会论文集》,布朗大学,1962年6月11-14日(1963年),约翰·威利父子公司:约翰·威利母子公司,纽约),125-139
[25] 艾森科,D。;McClintock,P.V.公司。;Stefanovska,A.,《重新审视线性和同步压缩时频表示:概述、使用标准、分辨率、重建、浓度和算法》,数字。信号处理。,42, 1-26 (2015)
[26] 艾森科,D。;麦克林托克,P。;Stefanovska,A.,从信号时频表示中的脊提取瞬时频率,信号处理。,125, 290-303 (2016)
[27] Jamšek,J。;Stefanovska,A.,使用小波双谱在LDF信号中观察到的心脏-呼吸耦合,(2007年第29届IEEE医学和生物学会工程国际年会(2007年)),4072-4075
[28] Jamšek,J。;斯特凡诺夫斯卡,A。;P.V.E.麦克林托克。;Khovanov,I.A.,时相双谱分析,物理学。E版,68,第016201条,pp.(2003)
[29] Jamšek,J。;斯特凡诺夫斯卡,A。;McClintock,P.V.E.,时相双谱分析揭示的非线性心脏-呼吸相互作用,Phys。医学生物学。,49, 18, 4407-4425 (2004)
[30] Jamšek,J。;斯特凡诺夫斯卡,A。;McClintock,P.V.E.,小波双谱分析,用于研究基频显著时变的振荡器之间的相互作用,Phys。E版,76,第046221条,pp.(2007)
[31] Jamšek,J。;巴鲁什,M。;Stefanovska,A.,《检测时变基频相互作用振荡器之间的耦合:瞬时小波双谱和信息理论方法》,Phys。E版,81,第036207条pp.(2010)
[32] Kaiser,G.,《Wavelet友好指南》(1994),Birkhäuser Boston,Inc.:Birkháuser波士顿,Inc.马萨诸塞州波士顿·Zbl 0839.42011号
[33] Knutsson,H。;威斯汀,C.-F。;Granlund,G.,局部多尺度频率和带宽估计,(第一届图像处理国际会议论文集,第1卷(1994)),36-40
[34] Kontaxis,S.公司。;Lázaro,J。;吉尔·E。;拉古纳,P。;Bailón,R.,利用实小波二相评估倾斜台试验期间的二次非线性心肺耦合,IEEE Trans。生物识别。工程,66,1,187-198(2019)
[35] Koronovski,A.A。;Khramov,A.E.,《小波双相干分析作为研究具有超临界电流的电子束相干结构的方法》,等离子体物理学。众议员,28、8、666-681(2002)
[36] 库马尔,D。;Jadeja,R。;Pande,S.,用于心脏杂音识别的基于小波双谱的非线性特征,Cogent Eng.,5,1,1-12(2018)
[37] Lachaux,J.-P。;罗德里格斯,E。;Le Van Quyen,M。;卢茨,A。;马提内里,J。;Varela,F.J.,《大脑相同步活动的单次试验研究》,国际期刊《分叉神经》。混沌应用。科学。工程,10,10,2429-2439(2000)
[38] Lachaux,J.-P。;卢茨,A。;Rudrauf,D。;Cosmelli,D。;Le Van Quyen,M。;马提内里,J。;Varela,F.,估算单次试验脑信号之间的一致性时间进程:小波一致性简介,神经生理学。临床。,32, 3, 157-174 (2002)
[39] 兰卡斯特,G。;Iatsenko博士。;Pidde,A。;Ticcinelli,V。;Stefanovska,A.,《物理系统假设检验的替代数据》,Phys。代表,748,1-60(2018)·Zbl 1392.62268号
[40] Larsen,Y.,Wavelet-Polyspectra(1999),特罗姆瑟大学,物理系:特罗姆索大学,挪威物理系,硕士论文
[41] Larsen,Y。;Hanssen,A.,《小波多谱:非平稳和非高斯/非线性信号的分析》,(第十届IEEE统计信号与阵列处理研讨会论文集(分类号00TH8496)(2000)),539-543
[42] Larsen,Y。;Hanssen,A。;Krane,B。;佩塞利,H.L。;Trulsen,J.,电离层E区非线性静电起伏的时间分辨统计分析,J.Geophys。研究空间物理学。,107,A1(2002)
[43] 李,X。;李,D。;沃斯·L·J。;Sleigh,J.W.,《神经元振荡与一般谐波小波双相干的共调制测量及其在睡眠分析中的应用》,NeuroImage,48,3,501-514(2009)
[44] 李毅。;林,J。;王,X。;Lei,Y.,机械故障诊断的双相随机小波双相干,测量,49,407-420(2014)
[45] 李毅。;王,X。;林,J。;Shi,S.,用于平移轴状态监测的基于小波双相干的二次非线性特征,传感器,14,2071-2088(2014)
[46] Lilly,J.M。;Olhede,S.C.,作为分析小波超家族的广义Morse小波,IEEE Trans。信号处理。,6036-6041(2012年)·Zbl 1393.94334号
[47] Lohmann,A.W。;Wirnitzer,B.,三重关联,Proc。IEEE,72,7,889-901(1984)
[48] 尼基亚斯,C。;Petropulu,A.,《高阶谱分析:非线性信号处理框架》,Prentice Hall信号处理系列(1993),PTR Prentice Holl·Zbl 0813.62083号
[49] 冈田,Y。;多伊达,Y。;罗伊·G。;Tsuchiya,W。;Inouye,K。;Inouye,A.,L细胞膜电位的振荡。一、 J.成员。生物学,35,1,319-335(1977)
[50] 冈田,Y。;罗伊·G。;Tsuchiya,W。;多伊达,Y。;Inouye,A.,L细胞膜电位的振荡。二、 J.成员。《生物学》,35,1,337-350(1977)
[51] Patel,S.,《膜电位动力学在细胞行为中的作用:使用连续小波变换研究Jurkat和HMEC-1细胞系的膜电位动力学》(2015),兰开斯特大学生物医学和生命科学部,博士论文
[52] 佩里·R·J。;Amin,M.G.,《关于计算和实现正在运行的双谱》,IEEE Trans。信号处理。,43, 4, 1017-1021 (1995)
[53] Pidde,A.,《膜电位动力学:Jurkat细胞膜电位的研究》(2020年),兰开斯特大学物理系,博士论文
[54] Purnamasari,P.D。;Ratna,A.A.P。;Kusumoputro,B.,使用人工神经网络对酒精脑电信号进行分类的相对小波双谱特征,(2017年第15届国际研究质量会议(QiR):电气和计算机工程国际研讨会(2017)),154-158
[55] Raghavan,R。;陈,X。;叶,K.-P。;马什·D·J。;Chon,K.H.,SDR和SHR肾小管压力和全肾血流中TGF-依赖性和肌源性振荡之间的相互作用,美国生理学杂志。任。生理学。,290,3,F720-F732(2006),PMID:16219915
[56] 沙克,B。;Witte,H。;赫尔比格,M。;Schelenz,C。;Specht,M.,脑电突发抑制期镇静患者脑电图突发模式的时变非线性相位耦合分析,临床。神经生理学。,112, 8, 1388-1399 (2001)
[57] 施瓦布,K。;艾塞尔特,M。;Schelenz,C。;Witte,H.,《脑电图突发活动期间瞬态二次相位耦合的时变参数估计》,《医学方法》,44,3,374-383(2005)
[58] 斯库利,C.G。;北卡罗来纳州米特鲁。;Braam,B。;Cupples,W.A。;Chon,K.H.,《检测肾脏自动调节机制在时间和空间上的相互作用》,IEEE Trans。生物识别。工程师,64,3,690-698(2017)
[59] 沈,M。;刘,Y。;Chan,F.H.Y。;Beadle,P.J.,非平稳EEG信号时变双谱分析的新方法,(2005年IEEE医学和生物学工程第27届年会(2005年)),829-832
[60] Sheppard,L.W。;斯特凡诺夫斯卡,A。;McClintock,P.V.E.,《双变量数据的时间局部化相干测试》,Phys。E版,85,第046205条pp.(2012)
[61] 斯皮彻,A。;Miloch,W.J。;克劳森,L.B.N。;Moen,J.I.,ICI-2探空火箭J.Geophys观测到的极冠等离子体湍流和相干结构。研究空间物理学。,120, 10,959-10,978 (2015)
[62] 斯普纳,C.M。;Gardner,W.A.,循环平稳时间序列的累积量理论。二、。开发和应用,IEEE Trans。信号处理。,42, 12, 3409-3429 (1994)
[63] 斯塔克·J·R。;哈雷,R.G。;Habetler,T.G.,《用于滚动轴承故障诊断的调幅检测器》,(IEEE 2002第28届工业电子学会年会,IEEE 2002年工业电子学会第28届年会,IECON 02,第4卷(2002)),3377-3382
[64] Subba Rao,T。;Indukumar,K.C.,非线性和非平稳时间序列分析的谱和小波方法,J.Franklin Inst.,333,3,425-452(1996)·Zbl 0903.62075号
[65] Swami,A.,三阶Wigner分布:定义和性质,([论文集]ICASSP 91:1991声学、语音和信号处理国际会议,第5卷(1991)),3081-3084
[66] 斯瓦米,A。;Giannakis,G.B。;周刚,高阶统计文献,信号处理。,60, 1, 65-126 (1997) ·兹比尔1050.62500
[67] Taplidou,S.A。;Hadjileontiadis,L.J.,使用小波双相干对喘息进行非线性分析,计算。生物医学,37,4563-570(2007)
[68] 托伦斯,C。;韦伯斯特,P.J.,ENSO季风系统的年代际变化,《气候杂志》,12,8,2679-2690(1999)
[69] Tripathy,R.K。;Dandapat,S.,使用复小波子带双谱特征从12导联ECG自动检测心脏病,Healthc。Technol公司。莱特。,4, 2, 57-63 (2017)
[70] Tukey,J.W.,数据分析和统计今天能提供什么?,(N.A.of Sciences,《海浪光谱:会议记录》,《海波光谱:会议录》,1961年5月1日至4日,马里兰州伊斯顿,1961(1963),普伦蒂斯·霍尔:新泽西州普伦蒂斯霍尔-恩格伍德悬崖),347-350
[71] Tukey,J.W.,《平稳时间序列高阶矩的谱表示和变换特性》,(Brillinger,D.R.,《John W.Tukey的作品集》,第1卷(1984年),查普曼和霍尔:查普曼与霍尔伦敦),165-184
[72] 瓦哈比,Z。;阿米尔法塔希,R。;谢耶,F。;Ghassemi,F.,《利用基于小波的电信号断层成像双相关联进行在线癫痫发作预测》,国际神经系统杂志。,25、06,第1550028条pp.(2015)
[73] 范米利根,B.P。;伊达尔戈,C。;Sánchez,E.,等离子体湍流中的非线性现象和间歇性,物理学。修订稿。,74, 395-398 (1995)
[74] 范·米利根,B.P。;Sánchez,E。;埃斯特拉达,T。;伊达尔戈,C。;Brañas,B。;卡雷拉斯,B。;García,L.,《小波双相干:一种新的湍流分析工具,物理学》。等离子体,2,8,3017-3032(1995)
[75] Yang,D.-M.,基于小波的双谱用于电机转子故障检测,(2008年第八届智能系统设计与应用国际会议,第1卷(2008)),603-607
[76] Yu,B。;马,Y。;马,X。;Dong,G.,不规则波在缓坡上非线性变换的实验室研究,中国海洋工程,28489-500(2014)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。