• [zz]求一维序列的信息熵(香浓熵)的matlab程序实例


    对于一个二维信号,比如灰度图像,灰度值的范围是0-255,因此只要根据像素灰度值(0-255)出现的概率,就可以计算出信息熵。
        但是,对于一个一维信号,比如说心电信号,数据值的范围并不是确定的,不会是(0-255)这么确定,如果进行域值变换,使其转换到一个整数范围的话,就会丢失数据,请高手指点,怎么计算。

    比如数字信号是x(n),n=1~N
    (1)先用Hist函数对x(n)的赋值范围进行分块,比如赋值范围在0~10的对应第  
        一块,10~20的第二块,以此类推。这之前需要对x(n)做一些归一化处理
    (2)统计每一块的数据个数,并求出相应的概率
    (3)用信息熵公式求解

    以上求解方法获得的虽然是近似的信息熵,但是一般认为,这么做是没有问题的

    求一维序列的信息熵的matlab程序代码如下:(已写成调用的函数形式)

    测试程序:

    fs=12000;
    N=12000;
    T=1/fs;
    t=(0:N-1)*T;
    ff=104;
    sig=0.5*(1+sin(2*pi*ff*t)).*sin(2*pi*3000*t)+rand(1,length(t));

    Hx=yyshang(sig,10)

    %———————求一维离散序列信息熵matlab代码

    function Hx=yyshang(y,duan)
    %不以原信号为参考的时间域的信号熵
    %输入:maxf:原信号的能量谱中能量最大的点
    %y:待求信息熵的序列
    %duan:待求信息熵的序列要被分块的块数
    %Hx:y的信息熵
    %duan=10;%将序列按duan数等分,如果duan=10,就将序列分为10等份
    x_min=min(y);
    x_max=max(y);
    maxf(1)=abs(x_max-x_min);
    maxf(2)=x_min;
    duan_t=1.0/duan;
    jiange=maxf(1)*duan_t;
    % for i=1:10
    % pnum(i)=length(find((y_p>=(i-1)*jiange)&(y_p<i*jiange)));
    % end

    pnum(1)=length(find(y<maxf(2)+jiange));
    for i=2:duan-1
        pnum(i)=length(find((y>=maxf(2)+(i-1)*jiange)&(y<maxf(2)+i*jiange)));
    end
    pnum(duan)=length(find(y>=maxf(2)+(duan-1)*jiange));
    %sum(pnum)
    ppnum=pnum/sum(pnum);%每段出现的概率
    %sum(ppnum)
    Hx=0;
    for i=1:duan
        if ppnum(i)==0
            Hi=0;
        else
            Hi=-ppnum(i)*log2(ppnum(i));
        end
        Hx=Hx+Hi;
    end
    end

    %----------------

    扩展阅读:

    实验一:计算离散信源的熵

    一、实验设备:

    1、计算机

    2、软件:Matlab

    二、实验目的:

      1、熟悉离散信源的特点;

      2、学习仿真离散信源的方法

      3、学习离散信源平均信息量的计算方法

      4、熟悉 Matlab 编程;

    三、实验内容:

       1、写出计算自信息量的Matlab 程序

       2、写出计算离散信源平均信息量的Matlab 程序。

       3、掌握二元离散信源的最大信息量与概率的关系。

       4、将程序在计算机上仿真实现,验证程序的正确性并完成习题。

    四、实验报告要求

    简要总结离散信源的特点及离散信源平均信息量的计算,写出习题的MATLAB实现语句。

     

    信息论基础:

    自信息的计算公式

                  Matlab实现:I=log2(1/p) 或I=-log2(p)

    熵(平均自信息)的计算公式

      

    Matlab实现:HX=sum(-x.*log2(x));或者h=h-x(i)*log2(x(i));

    习题:

    1. 甲地天气预报构成的信源空间为:

    乙地信源空间为:

    求此两个信源的熵。求各种天气的自信息量。

    案:

    运行程序:

    p1=[1/2,1/4,1/8,1/8];%p1代表甲信源对应的概率

    p2=[7/8,1/8];%p2代表乙信源对应的概率

    H1=0.0;

    H2=0.0;

    I=[];

    J=[];

    for i=1:4

        H1=H1+p1(i)*log2(1/p1(i));

        I(i)=log2(1/p1(i));

    end

    disp('自信息量分别为:');

    I

    disp('H1信源熵为:');

    H1

    for j=1:2

        H2=H2+p2(j)*log2(1/p2(j));

         J(j)=log2(1/p2(j));

    end

    disp('自信息量分别为:');

    J

    disp('H2信源熵为:');

    H2

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