Описание подпрограммы «Result.FormRow»

2.6. Описание подпрограммы «Result.FormRow»

2.6.1. Вводная часть

Подпрограмма Result.FormRow служит для получения одной строки результата вейвлет-анализа, соответсвующей определенному масштабу вейвлета. Подпрограмма производит перемножение сигнала и вейвлета. Текст программы приведен в приложении 1.3.

2.6.2. Функциональное назначение

Подпрограмма Result.FormRow предназначена для реализации алгоритма перемножения сигнала и вейвлета.

2.6.3. Описание информации

Входные данные для данной подпрограммы представлены:

int [] x – массив, содержащий значения анализируемого сигнала;

double [] y – массив, содержащий значения смаштабированного вейвлета;

int row – номер строки, для который производится расчёт.

Выходные данные для данной подпрограммы представлены:

double [ , ] data – матрица, содержащая значения результата вейвлет-анализа.

2.6.4. Используемые программы

В подпрограмме не используется других подпрограмм.

2.6.5. Схема подпрограммы «Result.FormRow»

Схема подпрограммы «Result.FormRow» приведена на рис. 2.3.

 

2.7. Описание подпрограммы «Analyzer.Analyze»

2.7.1. Вводная часть

Подпрограмма Analyzer.Analyze служит для осуществления вейвлет-анализа. Подпрограмма производит последовательное масштабирование вейвлета и его перемножение с сигналом. Текст программы приведен в приложении 1.4.

2.7.2. Функциональное назначение

Подпрограмма Analyzer.Analyze предназначена для реализации алгоритма вейвлет-анализа.

2.7.3. Описание информации

Входные данные для данной подпрограммы представлены:

int [] data – массив, содержащий значения анализируемого сигнала;

int [] wavelet – массив, содержащий значения исходного вейвлета.

Выходные данные для данной подпрограммы представлены:

double [ , ] result – массив, содержащий значения исходного вейвлета.

Схема программы Result.FormRow

Рис. 2.3

2.7.4. Используемые программы

В подпрограмме используется подпрограммы Wavelet.Resample и Result.FormRow, описанные в п.п. 2.5, 2.6.

  2.7.5. Схема подпрограммы «Analyzer.Analyze»

Схема подпрограммы «Analyzer.Analyze» приведена на рис. 2.4.

Схема программы Analyzer.Analyze

Рис. 2.4

2.8. Описание контрольного примера

2.8.1. Назначение

Основной целью работы программы служит вейвлет-анализ дискретных сигналов. Результатом работы является матрица вещественных чисел. Так как анализируемый сигнал и результирующие матрицы имеют достаточно большие размеры, для наглядности контрольный пример будет содержать не набор чисел, а их изображения, полученные в подсистеме визуализации данных.

2.8.2. Исходные данные

Исходными данными служат файлы «.dat», содержащие данные исходного сигнала или вейвлета. Описание формата этих файлов представлено в п.2.1.2.

2.8.3. Контрольный пример

В качестве исходного сигнала была выбрана дискретизированная синусоида. После загрузки в программу анализируемый сигнал выглядит следующим образом (рис. 2.5).

Анализируемый сигнал

Рис.2.5

Для анализа входного сигнала был выбран вейвлет – аналог так называемой «мексиканской шляпы» /1/. В нашем случае к «мексиканской шляпе» были добавлены две краевые составляющие. Полученный вейвлет представлен на рис. 2.6.

Вейвлет

Рис. 2.6

После расчёта и визуализации результат вейвлет-анализа исходного сигнала выглядит следующим образом (рис.2.7). Как видно на результирующей картине ярко выделены минимумы и максимумы исходного сигнала.

Результат вейвлет анализа

Рис. 2.7

 

2.8.4. Тестирование программного обеспечения подсистемы вейвлет-нализа

Для испытания программного обеспечения подсистемы вейвлет-анализа на вход были поданы файлы, содержащие данные анализируемого сигнала и вейвлета. Испытания проводились согласно руководству программиста, приведенному в приложении 2, и руководству оператора, приведенному в приложении 3.

Тестирование показало, что разработанное программное обеспечение способно производить вейвлет-анализ дискретных сигналов.

3.    ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 3.1. Обоснование необходимости разработки системы многомасштабного анализа дискретных сигналов

Система многомасштабного анализа дискретных сигналов реализует вейвлет-анализ и структурную индексацию дискретных сигналов. Анализ позволяет выделить структурные особенности сигналов и отобразить их в наглядном для восприятия человека виде. Посредством многомасштабного анализа удается значительно понизить количество шумов и искажений в исходном сигнале. Также появляется возможность для существенного сжатия исходных данных.

Разрабатываемая система носит исследовательский характер и предназначена для поиска и отладки наиболее эффективных алгоритмов многомасштабного анализа. Реализация системы позволит в значительной степени облегчить труд программиста-исследователя посредством автоматизации процесса многомасштабного анализа дискретных сигналов.

Реализация системы МАДС позволит интегрировать в едином интерфейсе все этапы обработки входных сигналов:

1)     вейвлет-преобразование исходных сигналов. Сохранение результатов преобразования для дальнейшего использования;

2)     структурная индексация исходных сигналов. Сохранение результатов индексации для дальнейшего использования;

3)     конвертация данных структурной индексации для получения исходного сигнала;

4)     визуализация данных вейвлет-анализа и структурной индексации для наглядного отображения их результатов.