基于双树复小波和拟合优度检验的自适应邻域滤波:一种统计驱动的非平稳信号降噪方法(MATLAB)

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提出算法基于双树复小波变换的近似平移不变性和方向选择性,将含噪信号分解为多个尺度的复小波系数(实部与虚部分离处理)。在每个子带内,采用滑动窗口截取局部系数,通过安德森-达林拟合优度检验判断窗口内系数是否偏离高斯白噪声分布,从而自适应地识别信号主导系数。结合邻域滤波规则(剔除长度小于预设阈值的孤立检测片段)抑制虚警,最终仅保留被判定为“含信号”的系数进行重构。

算法步骤

多尺度分解:对含噪信号进行L层双树复小波变换,获得各尺度下的复小波系数(实部与虚部独立存储)。

系数归一化:利用估计的噪声标准差σ将小波系数标准化,使其在纯噪声假设下服从标准高斯分布。

滑动窗口GOF检验:

对每一子带系数,以步长1滑动窗口(宽度N),提取窗口内标准化系数。

计算窗口内系数的经验累积分布函数,并与理论高斯分布CDF进行安德森-达林拟合优度检验。

将AD统计量与预设虚警概率Pfa对应的门限比较,若超过门限则判定窗口中心点属于信号。

邻域滤波:将连续判定为信号的位置组成连通片段,剔除长度小于最小邻域长度Np的孤立片段,以降低虚警率。

系数保留:仅保留通过上述检测的系数,其余系数置零,然后乘以σ恢复原始幅度。

信号重构:对处理后的复小波系数执行逆双树复小波变换,得到初步去噪信号。

后平滑:对重构信号进行高斯窗卷积平滑,进一步抑制残留的高频伪影。



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