Кіріспе
Денис Габордың есімімен аталған Габор түрлендіруі қысқа уақыт Фурье түрлендіруінің ерекше жағдайы болып табылады. Ол сигналдың жергілікті бөліктерінің синусоидты жиілігі мен фазалық құрамын уақыт өте келе өзгерген кезде анықтау үшін қолданылады. Трансформацияланатын функция алдымен Gaussian функциясымен көбейтіледі, оны терезесі функциясы деп қарастыруға болады, содан кейін алынған функция Fourier түрлендіруімен уақыт жиілігі талдауының алынуы үшін түрлендіріледі. Терезенің функциясы талдау жүргізіліп жатқан уақытқа жақын сигналдың салмағы жоғары болады дегенді білдіреді. Сигналдың Габор трансформациясы x ((t) мынадай формуламен анықталады: Гаусс функциясының шексіз ауқымы бар және оны іске асыру практикалық емес. Алайда, Гаусс функциясын тарату үшін маңыздылық деңгейін (мысалы, 0,00001) таңдауға болады. Интеграцияның осы шектерінен тыс жерде Гаусс функциясы елемеуге болатындай шағын болады. Осылайша Габор түрлендірмесін қанағаттанарлық түрде шамалау мүмкін: Бұл оңайлату Габор түрлендірмесін практикалық және іске асырылатын етеді. Терезенің функциясының енін белгілі бір қолданба үшін уақыт жиілігі ажыратуын оңтайландыру үшін таңдалған кейбіреулер үшін with орнына ауыстыру арқылы өзгертуге болады .
The Gaussian function has infinite range and it is impractical for implementation. However, a level of significance can be chosen (for instance 0.00001) for the distribution of the Gaussian function. Outside these limits of integration the Gaussian function is small enough to be ignored. Thus the Gabor transform can be satisfactorily approximated as
This simplification makes the Gabor transform practical and realizable. The window function width can also be varied to optimize the time frequency resolution tradeoff for a particular application by replacing the with for some chosen .
Қолдану және мысал
Габор трансформациясының негізгі қолданылуы уақыт-жиілік талдауында қолданылады. Мысалы, келесі функцияны алайық. Кіріс сигналының t ≤ 0 болғанда 1 Гц жиілік компоненті бар және t > 0 болғанда 2 Гц жиілік компоненті бар. Бірақ егер жалпы қол жетімді жолақтың кеңдігі 5 Гц болса, x ((t) -ден басқа жиілік жолақтары ысырап болады. Габор трансформациясын қолдану арқылы уақыт-жиілік талдауы арқылы қол жетімді жолақты білу мүмкін және осы жиілік жолақтарын басқа қолданбалар үшін пайдалануға болады және жолақты сақтау мүмкін. Оң жақтағы суретте x ((t) кіріс сигналы мен Габор түрлендіруінің шығысы көрсетілген. Біздің күткеніміздей, жиілік үлестірімін екі бөлікке бөлуге болады. Бірі t ≤ 0, екіншісі t > 0. Ақ бөлік x ((t) иеленетін жиілік жолағын білдіреді, ал қара бөлік қолданылмайды. Әрбір уақыт нүктесі үшін теріс (жоғарғы ақ бөлік) және оң (төменгі ақ бөлік) жиілік компоненті бар екеніне назар аударыңыз.
But if the total bandwidth available is 5 Hz, other frequency bands except x(t) are wasted. Through time–frequency analysis by applying the Gabor transform, the available bandwidth can be known and those frequency bands can be used for other applications and bandwidth is saved. The right side picture shows the input signal x(t) and the output of the Gabor transform. As was our expectation, the frequency distribution can be separated into two parts. One is t ≤ 0 and the other is t > 0. The white part is the frequency band occupied by x(t) and the black part is not used. Note that for each point in time there is both a negative (upper white part) and a positive (lower white part) frequency component.
Габор трансформациясының уақыт-салдарлық аналогы
Уақыт сигналдарын өңдеу кезінде болашақтағы деректерге қол жеткізу мүмкін емес, бұл нақты уақыт сигналдарын өңдеу үшін Габор функцияларын пайдалануға тырысқанда проблемаларға әкеледі. Габор сүзгісінің уақыт-натыйжалық аналогы Габор функциясындағы Гаус ядросын уақыт-натыйжалық және уақыт-рекурсивті ядромен ауыстыру негізінде әзірленді. Осылайша, уақыт жиілігін талдау нәтижесінде пайда болған күрделі бағаланған уақыт себепті шектеуі ядросының кеңейтілуі бойынша, уақыт сигналының Габор функциясы сияқты ұқсас түрлендірулерін және Гейзенберг тобына сәйкес келетінін, қосымша мәліметтерді қараңыз.