MATLAB信号分析工具箱：短时傅立叶变换与Gabor变换实现

资 源 简 介

本MATLAB工具箱提供完整的短时傅立叶变换（STFT）及Gabor变换分析功能，支持多种窗函数的分帧处理，适用于非平稳信号的时频分析，代码简洁高效，便于科研与工程应用。

详 情 说 明

基于MATLAB的短时傅立叶变换与Gabor变换信号分析工具箱

项目介绍

本项目实现了一套完整的时频分析工具箱，专门用于信号的短时傅立叶变换（STFT）及其特殊形式Gabor变换的分析处理。工具箱提供了从信号预处理、时频变换到结果可视化的全流程解决方案，适用于音频信号处理、振动分析、生物医学信号处理等多个领域。

功能特性

• 信号预处理：支持对时域信号进行分帧加窗处理，提供汉宁窗、汉明窗、矩形窗等多种窗函数选择
• 时频分析核心算法：实现标准STFT算法和Gabor变换，提供高分辨率的时频分布计算
• 可视化功能：生成高质量的时频谱图，支持振幅谱和功率谱的显示
• 逆变换重建：提供从时频域数据重建原始信号的逆变换功能
• 数据导出：支持时频矩阵数据和频谱特征数据的导出功能
• 参数灵活配置：用户可自定义窗函数类型、窗长度、重叠率、采样频率等关键参数

使用方法

基本调用示例

% 加载或生成信号数据 signal = your_signal_data; fs = 采样频率;

% 设置分析参数 window_type = 'hann'; % 窗函数类型 window_length = 256; % 窗长度 overlap_ratio = 0.5; % 重叠率

% 执行STFT分析 [stft_matrix, freq_axis, time_axis] = main(signal, fs, window_type, window_length, overlap_ratio);

高级功能调用

% 自定义窗函数 custom_window = your_custom_window; % 执行Gabor变换分析 [gabor_result, reconstructed_signal] = main(signal, fs, 'custom', custom_window, 'gabor');

参数说明

• signal: 输入信号（一维实数或复数向量）
• fs: 采样频率（Hz）
• window_type: 窗函数类型（'hann', 'hamming', 'rect', 'custom'）
• window_length: 窗长度（点数）
• overlap_ratio: 重叠率（0-1之间）

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 推荐内存：4GB以上
• 支持的操作系统：Windows/Linux/macOS

文件说明

主程序文件整合了工具箱的核心功能模块，实现了信号的分帧加窗预处理、时频变换计算、结果可视化展示以及逆变换重建等完整处理流程。该文件提供了统一的接口供用户调用，支持多种窗函数选择和参数配置，能够处理实数或复数类型的输入信号，并输出时频矩阵、坐标轴信息以及可选的重建信号。