小波熵在植物电信号识别中的应用研究.pdf

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西安理工大学学报 Journal of Xi' an University of Technology(2012)VoL.28No.,2
文章编号:10064710(2012)02-0230-05
小波熵在植物电信号识别中的应用研究
朱杰,王军锋
(西安理工大学理学院,陕西西安710054)
摘要:利用小波良好的时频局部化特性以及熵能够对系统状态进行表征的特点,提出将小波斓作
为植物电信号的特征向量,将该特征输入到BP神经网络分类器进行自动识别,取得了良好的识别
效果。同时,利用小波能量熵对结果进行分析。结果表明,小波嫡比小波系数能量作为特征对植物
电信号的识别更有效。
关键词:植物电信号;小波嫡;特征提取;BP神经网络
中图分类号:TP301.6
文献标志码:A
Research on Wavelet Entropy ' s Application in Plant Electrical Signals
ZHU Jie, Wangjunfeng
( Faculty of Science, Xi'an University of Technology, Xi 710054, China)
Abstract By applying the better time-frequency localization ability of wavelet and the ability of entropy
able to token system state, the wavelet entropy is taken as the eigenvector of plant electrical signals. Then
the feature is put into BP neural network classifier for autorecognition, with good recognition effects. O
tained the wavelet energy entropy is used to analyze the results. These results also show that the wavelet
entropy eigenvector is more efficient than the energy eigenvector of wavelet coefficient in the plant electri
cal signal
Key words: plant electrical signals; wavelet entropy; feature extraction; BP neural network
电信号对植物的许多生理活动都具有重要的影信号显微镜的小波变换已被广泛应用于脑电、心电
响和意义,它与植物中的化学信号、水信号及力学信和肌电等微弱电信号的研究,但是在植物电信号方
号等一起构成了植物的信息传导系统山。在传导方面的应用却很少。本研究采用植物电信号的小波熵
面,电信号不仅能够迅速从植物的一点向另一点进行作为特征向量,将该特征值输入到BP神经网络分
远距离的传递信息,而且比化学信号的传递更加有效类器进行自动识别,研究小波熵作为特征向量对植
和迅速?,通过信息的及时传输,植物可以对各种环物电信号的识别效果。
境刺激做出有效地反应。植物电信号对外界环境刺
激如光照、温度、烧伤和盐胁迫等都会迅速做出反应,1基本原理
其变化远比各种生理和形态变化要早,因此,可以1.1小波分解
通过分析和识别植物电信号来实现植物为响应外界
基于多分辨分析的小波变换由于具有时频局部
胁迫而引起的变化进行早期预警和诊断。
化特性而成为了信号处理的有效工具。实际应用时
目前,科学家们已从验证植物电波信号的存在常采用Mllt快速算法,利用正交小波基将信号分解
到探知植物电信号的特性和传递机理,发展到当前到不同尺度上。实现过程如同重复使用一组高通和
对植物电信号模型的建立及相关的生理效应研低通滤波器把信号分解到不同的频带上,高通滤波器
究。然而,作为一种十分微弱并且复杂的随机信产生信号的高频细节分量,低通滤波器产生信号的低
号,植物电信号的基本特征和频谱分布尚不明晰,国频近似分量。每分解一次信号的采样频率降低一
内外学者的相关研究也不够深入。今年来,被誉为倍,近似分量还可以通过高通滤波和低通滤波进一步
收稿日期:2011-10-23
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50977079);西安理工大学校基金资助项目(108-210901)。
作者简介:朱杰(1987-),男,陕西渭南人,硬土生,研究方向为小波分析在植物信号中的应用。E-mail:zhujiefp(@163.com。
王军锋(1973-),男,陕西渭南人,博士,副教授,研究方向为小波及其应用。E-mail:jiwang2000@126.com。