几种常见的正交小波

(1)Harr小波见[例6-1]。

(2)Littlewood-Paley基,它的数学表示式为

ψLP(t)=(πt)-1(sin2πt-sinπt) (6-99)

当t→∞时,它的振幅按 速度衰减,因此,其时域局域化性质差。但它的傅氏变换为

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是一个紧支撑函数,因此该小波基具有良好的频域局域化性质,可以证明,它是L2(R)的一个标准正交基。

(3)Meyer小波,其尺度函数(在频域内的形式)为

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式中v(t)是满足下列条件

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的一个光滑函数{可取v(t)=t4(35-84t+70t2-20t3)(0≤t≤1)}。Φ(ω)的曲线见图6-20所示。

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所构造标准正交小波为:

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曲线Ψ(ω)见图6-21所示。

(4)Batlle-Lemarie小波,尺度函数为一次样条函数时

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φ(t)的傅氏变换 如图6-22所示。尺度函数为二次样条函数时

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如图6-23所示。此时,φ(t)的傅氏变换为

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同样,还可利用N阶样条来构造正交的尺度函数和小波函数,这就是Battle—Lemarie小波函数系列。该小波系列有如下几个特点:

1)是非紧支集,即它们的定义域不是有限范围的;

2)样条函数阶次N越大,小波函数越光滑,其衰减就越缓慢。对指数衰减性要求而言,这种小波函数的光滑阶是有限的;

3)N阶样条函数的对称性与由它构造出的正交尺度函数φ(t)的对称性相同,但Battle-Lemarie系列小波函数ψ(t)都关于t=1/2对称。

图6-22 尺度函数为一次样条函数所构造Battle-Lemarie小波

图6-23 尺度函数为二次样条函数所构造Battle-Lemarie小波

(5)Daubechies紧支集正交小波

对于正交小波,我们希望它是有限支集的,以使Mallat算法(后面介绍)更快捷;希望它是光滑的,以便高精度地模拟和分析信号;希望它的时域和频域的局部化能力是很强的,以便在信号分析处理中发挥突出的作用。Ingrid Daubechies为此做出了杰出的贡献,她构造了Daubechies小波函数,所有有关小波分析的著作中都讨论和引用了Daubechies小波。虽说此小波没有明确的表达式(除一阶形式,即Haar小波外),但双尺度函数h的平方模有显式表达,即:假设 ,其中 为二项式的系数,则有

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其中 ,详细见本章最后一节。