MATLAB非平稳信号分形分析工具箱 - 分形维数计算与多重分形谱分析

资 源 简 介

该MATLAB工具箱实现了非平稳信号的分形分析，提供盒计数法、Higuchi和Katz算法用于精确分形维数计算，支持多重分形谱分析和可视化功能，适用于生物医学、地震信号等非平稳信号处理研究。

详 情 说 明

MATLAB非平稳信号分形分析工具箱

项目介绍

MATLAB非平稳信号分形分析工具箱是一个专门用于非平稳信号分形特征分析的完整解决方案。该工具箱集成了多种经典分形分析算法，支持从基础分形维数计算到复杂多重分形分析的完整工作流，适用于生物医学信号、地震波、金融时间序列等多种非平稳信号的分析需求。

功能特性

• 多算法分形维数计算：支持盒计数法、Higuchi算法和Katz算法三种经典分形维数计算方法
• 多重分形谱分析：基于MF-DFA（多重分形去趋势波动分析）的完整多重分形特征提取
• 时变分形特征提取：结合时频分析技术，实现分形特征的时变特性分析
• 关联分析功能：提供分形特征与信号非平稳性的定量关联分析
• 交互式可视化：支持分形维数曲线、多重分形谱图、时变特征热力图等多种可视化展示

使用方法

数据输入

支持.mat、.txt、.csv格式的一维时间序列数据输入，需提供采样频率参数（Hz）。用户可通过参数设置界面选择分析算法、设定尺度范围和重叠率等分析参数。

分析流程

1. 加载信号数据并设置采样频率
2. 选择分形分析算法（盒计数法/Higuchi法/Katz法）
3. 设置分析参数（尺度范围、重叠率等）
4. 执行分形特征计算
5. 查看可视化结果和统计分析报告

结果输出

工具箱生成分形维数值（单一数值或时间序列）、多重分形谱参数、统计分析报告以及多种可视化图形。所有分析结果可保存为.mat格式文件，包含完整的计算参数和结果数据。

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 图像处理工具箱（Image Processing Toolbox）（用于盒计数法）
• 至少4GB内存（推荐8GB以上用于大数据集分析）

文件说明

主程序文件整合了工具箱的核心功能模块，实现了数据加载与预处理、分形算法调度、计算流程控制、结果可视化展示和导出等完整分析流程。该文件作为用户交互的主要接口，提供了参数配置界面和批处理分析能力，确保用户能够便捷地完成从数据输入到结果输出的全部分析任务。