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手搓C++離散小波變換DWT程序

安費(fèi)諾傳感器學(xué)堂 ? 來源:安費(fèi)諾傳感器學(xué)堂 ? 2026-04-22 14:15 ? 次閱讀
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關(guān)于小波變換,我們當(dāng)然可以選擇速度更快地方式來使用它。和python相比,C++編譯后的代碼在對(duì)同一組參數(shù)配置并且處理同一組數(shù)據(jù),在沒有優(yōu)化的情況下,處理速度可以快達(dá)10倍上,均不包括把結(jié)果寫入csv文件步驟的時(shí)間。下圖中的19.9s是指被處理的數(shù)據(jù)時(shí)長。

108cb6e8-3adc-11f1-90a1-92fbcf53809c.png

C++離散小波變換對(duì)模擬信號(hào)的分解和重建,以及與原信號(hào)的比較

重建信號(hào)和原信號(hào)完全一致.

10eebd2a-3adc-11f1-90a1-92fbcf53809c.png

功能:該程序支持以下小波變換

'db2', 'db4', 'db8', 'db10', 'db12', 'db14', 'db16', 'db18', 'db20',
'sym2', 'sym4', 'sym6', 'sym8', 'sym10', 'sym12', 'sym14', 'sym16', 'sym18', 'sym20',
'coif1', 'coif2', 'coif3', 'coif4', 'coif5',
'bior1.1', 'bior1.3', 'bior1.5',
'bior2.2', 'bior2.4', 'bior2.6', 'bior2.8',
'bior3.1', 'bior3.3', 'bior3.5', 'bior3.7', 'bior3.9',
'bior4.4', 'bior5.5', 'bior6.8',
'rbio1.1', 'rbio1.3', 'rbio1.5',
'rbio2.2', 'rbio2.4', 'rbio2.6', 'rbio2.8',
'rbio3.1', 'rbio3.3', 'rbio3.5', 'rbio3.7', 'rbio3.9',
'rbio4.4', 'rbio5.5', 'rbio6.8',
'haar', 'db1',

之前基于Pywt實(shí)現(xiàn)的心率檢測plt輸出:

114b998c-3adc-11f1-90a1-92fbcf53809c.png

基于C++版本的DWT小波變換檢測心率的excel處理結(jié)果:

11a22374-3adc-11f1-90a1-92fbcf53809c.png

C++的DWT和Python的三種小波變換檢測心率檢測比較

結(jié)果是一致的,只是在保存時(shí)有效位數(shù)選擇不同。

C++ Python
DWT(bpm) CWT(bpm) SWT(bpm) DWT(bpm)
92.7039 92.7 92.7 92.7
92.1109 92.1 92.1 92.1
91.7847 91.8 91.8 91.8
93.6416 93.6 93.6 93.6
93.6416 93.6 93.6 93.6
94.0493 94 94 94
91.0112 91 91 91
90.8836 90.9 90.9 90.9
89.8752 89.9 89.9 89.9
90.2507 90.3 90.3 90.3
89.3793 89.4 89.4 89.4
89.1334 89.1 89.1 89.1
87.924 87.9 87.9 87.9
87.0968 87.1 87.1 87.1
86.4 86.4 86.4 86.4
86.285 86.3 86.3 86.3
86.747 86.7 86.7 86.7
87.3315 87.3 87.3 87.3
86.8633 86.9 86.9 86.9
86.285 86.3 86.3 86.3

耐心的你看到這里了,是不是以為碰到廣告了?非也。 小編覺得不能每次都毫不顧忌各位的看法就發(fā)代碼。是否需要在某個(gè)時(shí)候發(fā)布這個(gè)C++的DWT源碼,還是看各位看官的想法。小編打算在集齊300個(gè)要求公布的需求后再正式發(fā)布,沒有設(shè)置投票截止時(shí)間。什么時(shí)候夠數(shù),什么時(shí)候發(fā)布源碼。

std::string wavelet_name ="db4";
WaveletDecomposermyWavelet(wavelet_name);
automres = myWavelet.multilevel_dwt(x, levels);
std::vector x_rec_custom = myWavelet.multilevel_idwt(mres.last_approx, mres.details, mres.lengths);

源碼的功能可能還不夠完善,但是已經(jīng)可以根據(jù)選擇的小波名稱對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行正常的分解和重建了,所以小編還用它來測試驗(yàn)證了一下心率的檢測(參考上面圖表及說明)。

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原文標(biāo)題:手搓C++離散小波變換DWT程序

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