信号(或时间序列)是与特定时间相关的一系列数字或测量值,不同的行业和学科将这一与时间相关的数字序列称为信号或时间序列。生物医学或电气工程师会将其称为信号,而统计学家或金融定量分析师会使用时间序列这一术语。例如,每秒测量一次室外温度,生成一个信号或时间序列,描述室外温度与时间的关系——一个一维信号,水平轴是时间,垂直轴是测量数据。
如何对信号进行预处理并提取重要信息,为进一步的数据分析(如机器学习)做准备,从该信号中提取特征是工程师始终持续关注的焦点问题。我们不考虑像视频这样的高维信号的图像处理技术,但是视频可以分解成多个并行的一维信号。
本文会基于MATLAB的工作流程出发,介绍MATLAB中的实用工具信号分析器,帮助工程师更全面的对信号进行如前所述的处理及结果实现。
信号分析器是一款交互式工具,用于在时域、频域和时频域中可视化、预处理、测量、分析和比较信号。启动界面如下图所示,也可在MATLAB命令行输入signalAnalyzer打开。
使用信号分析器检查和比较信号的典型工作流程如下:
1.选择要分析的信号
任何信号处理的工作流程的第一步都是将数据加载到MATLAB中。MATLAB支持各种文件格式,如表格、纯文本文件、图像、音频和视频以及科学的数据格式。
下图展示了MATLAB 常用的外部文件及其对应的读取函数。