Розрахунок спектральної ентропії в MATLAB

9

Як обчислити спектральну ентропію сигналу в MATLAB? Я знаю основні кроки, але було б добре, якщо хтось може допомогти,

Обчисліть спектр потужності сигналу, використовуючи команду FFT в MATLAB.
Обчисліть спектральну щільність потужності, використовуючи спектр потужності або використовуючи будь-яку іншу техніку.
Нормалізуйте спектральну щільність потужності між , щоб вона могла трактуватися як функція щільності ймовірності . $[0, 1]$ $p_i$
Обчисліть ентропію $H(s) = -\sum p_i\log_2\left(p_i\right)$

power-spectral-density

— RRelan
джерело

Щодо коду Matlab, спробуйте запитати тут dsprelated.com/code.php

— user13107

Це те саме, що спектральна площинність або ентропія Вінера? dsp.stackexchange.com/q/2045/29

— ендоліти

9

Технічно це не форум, що відповідає MATLAB, але я можу пояснити кроки більш детально для вас: Припустимо, ваш вхідний сигнал , а його DFT - . Для реальних сигналів ви можете використовувати односторонній DFT, оскільки друга половина буде надлишковою, коли ви дивитесь на її спектральну щільність потужності. (PSD). $x[n]$ $X(f)$

Після того, як ви обчислите DFT сигналу, PSD просто . Тобто вам потрібно взяти абсолютну величину результату DFT у квадраті. $|X(f)|^2$

Тепер вам потрібно нормалізувати PSD таким чином, щоб він міг розглядатись як функція ймовірності щільності, (PDF). Таким чином, нормалізований PSD (назвемо це ) буде просто: $PSD_n$

П S D_{н} (f) = \frac{П S D (f)}{\sum_{f = \frac{- f с}{2}}^{f = \frac{f_{с}}{2}} П S D (f)}

$PSD_n(f) = \frac{PSD(f)}{\sum_{f=\frac{-fs}{2}}^{f = \frac{f_s}{2}} PSD(f)}$

Нарешті, ваша спектральна ентропія буде:

Е = - \sum_{f = \frac{- f с}{2}}^{f = \frac{f_{с}}{2}} П S D_{н} (f) л о г_{2} [П S D_{н} (f)]

$E = -\sum_{f=\frac{-fs}{2}}^{f = \frac{f_s}{2}} PSD_n(f) log_2[PSD_n(f)]$

— Тарин Зіяее
джерело

5

Я просто роблю тут

Мій вихідний код:

    [x, Fs, nbits] = wavread('ederwander.wav'); 


    winSize = 2048;

    n_samples = length(x);


    %50% overlap or 0 to not use overlap
    OverlapStep = 50;

    if OverlapStep > 0

        Overlap = floor((OverlapStep*winSize) / 100); 
        nFrames=floor(n_samples/Overlap)-1; 
    else
        Overlap= winSize;
        nFrames=floor(n_samples/Overlap)-1;
    end

    Entropy = zeros(nFrames,1);

    k=1;
    inc=1;

    while ( (k+winSize-1) <= n_samples )

        FrameSignal = x(k:k+winSize-1);

        v = FrameSignal .* hann(length(FrameSignal));           

        N = length(v);

        Y=fft(v);

        % Compute the Power Spectrum
        sqrtPyy = ((sqrt(abs(Y).*abs(Y)) * 2 )/N);
        sqrtPyy = sqrtPyy(1:winSize/2);



       %Normalization
       d=sqrtPyy(:);
       d=d/sum(d+ 1e-12);

       %Entropy Calculation
       logd = log2(d + 1e-12);
       Entropy(inc) = -sum(d.*logd)/log2(length(d));


       k=k+Overlap;
       inc=inc+1;
end

Цей вихідний код робить обчислення спектральної ентропії з кожного оформленого блоку ...

— ederwander
джерело