Abstract

In this paper, two mathematical methods of wavelet transform are presented: Haar’s wavelet transform and wavelet transform at oriented basis (OB). Unlike traditional wavelet transforms (like classical Haar’s wavelet) this mathematical approach allows getting more information about the details and behavior of original signal due to more amount of discrete filters that are used for its decomposition. In Haar’s and other wavelet methods there are only two discrete filters are used to decompose initial signal – one low-frequency filter and one high-frequency filter. Low-frequency wavelet coefficients (marked as s-coefficients) give the compressed and approximated version of the initial signal (called trend), and high-frequency wavelet coefficients (marked as d-coefficients) give the high-frequency oscillations around the trend. Such decomposition and calculation of wavelet coefficients is realized at each level of wavelet analysis. While using wavelet transform at oriented basis, there are more than one type of high-frequency wavelet coefficients (marked as d(1)-, d(2)-,…, d(m)-coefficients) where m is defined by the type of spectral transform at oriented basis (dimension of the matrix of basic function). Number of decomposition levels is defined by the length of initial signal’s interval. In the case of Haar’s wavelet transform this length is determined as N=2n, and in the case of wavelet transform at oriented basis this length is determined as N=mn. The main principle of wavelet transform lies in the use of scaled and shifted basic functions. The structure and algorithm of multiscale analysis is considered for the cases of Haar’s wavelet where the interval of initial signal is defined as N=2n, and for OB wavelet with the interval N=mn. The feature of OB wavelet transform is the possibility to operate with more than one high-pass filters that gives more details about the initial signal. In partial case for m=3 basic functions of OB wavelet contains only integer numbers. Moreover, approximately 1/3 of them are zero. Thus, it simplify the calculation significantly. Matrix form of wavelet decomposition is considered for Haar and OB wavelets. Use of matrices generalizes calculation process by combining all decomposition levels in one formula. The matrix method of the calculation of wavelet coefficients simplify the decomposition procedure for initial signal. Thus, it has the advantage against the direct calculation of wavelet coefficients by recurrent formulas. The coefficients of approximation and detailing for the above methods were calculated. It has been proved that wavelet transform at oriented basis has an advantage because it allows to achieve more information about the investigated signal for less amount of decomposition steps and with less calculation losses. As an interesting example, time dependence of discrete function that describes electrical energy consumption in MicroGrid system could be considered as an object for compressing and removing of casual high-frequency oscillations with the help of wavelet analysis.Ref. 5, fig. 7

Highlights

  • to more amount of discrete filters that are used for its decomposition

  • Such decomposition and calculation of wavelet coefficients is realized at each level of wavelet analysis

  • It has the advantage against the direct calculation of wavelet coefficients

Read more

Summary

АНАЛІЗ ЛІТЕРАТУРНИХ ДАНИХ І ПОСТАНОВКА

Принцип вейвлет-перетворення полягає у використанні масштабованих та зсунених базисних функцій. На кожному наступному рівні отримана функція апроксимації в свою чергу розкладається на низькочастотну та високочастотну складову за допомогою того ж самого набору фільтрів, а її інтервал зменшується у два рази, що відображено блоком «2p» на рис.. Він відрізняється від Хаара та інших традиційних дискретних вейвлетперетворень, визначених на інтервалі N=2n, тим, що на кожному рівні розкладання при кратномасштабному аналізі початкового сигналу обчислюється один s-коефіцієнт апроксимації та (m-1) d-коефіцієнтів деталізації (рис.). На кожному наступному рівні отримана функція апроксимації в свою чергу розкладається на низькочастотну та (m-1) високочастотні складові за допомогою того ж самого набору фільтрів, але її інтервал визначається зменшенням вже у m разів, що відображено на рис. блоком «m↓». При m=3 для вейвлет-аналізу використовується один s-коефіцєнт та два d-коефіцієнти на кожному рівні розкладання. При однакових рівнях розкладання застосування ОБ вейвлет-перетворення дозволяє отримати більше коефіцієнтів деталізації, ніж перетворення Хаара, а отже, і більше інформації про характерні особливості досліджуваного сигналу. Вейвлет-аналіз виконується за меншу кількість кроків, що є важливим при аналізі великих масивів даних

МЕТА І ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ
ОСНОВНА ЧАСТИНА
ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ КОЕФІЦІЄНТІВ ВЕЙВЛЕТА ХААРА
ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ КОЕФІЦІЄНТІВ ВЕЙВЛЕТА ОБ
Full Text
Paper version not known

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.