MATLAB信号分析工具：STFT与Gabor变换实现

资 源 简 介

该MATLAB项目提供短时傅立叶变换（STFT）及Gabor变换的完整实现，支持自定义窗函数、窗长与重叠率，适用于非平稳信号的时频特性分析。通过分段加窗处理，帮助用户直观解析信号时频分布。

详 情 说 明

基于MATLAB的短时傅立叶变换（STFT）与Gabor变换信号分析工具

项目介绍

本项目实现了一个基于MATLAB的时频分析工具，专注于短时傅立叶变换（STFT）及其特殊形式Gabor变换。该工具能够有效分析非平稳信号的时频特性，提供从基础变换到高级分析的全套功能，适用于信号处理、语音分析、振动工程等领域的科研与工程应用。

功能特性

• 信号分段加窗处理：支持多种窗函数（汉明窗、汉宁窗、矩形窗等），窗长度和重叠率可灵活配置
• 可配置STFT变换：提供完整的STFT实现，参数可调，包括FFT点数、时间偏移量等
• Gabor变换特殊实现：支持高斯窗的标准差参数调节，实现最优时频分辨率平衡
• 时频谱图可视化：生成高质量的时频振幅谱或功率谱密度图
• 逆变换信号重建：通过逆STFT准确还原原始时域信号
• 时频分辨率分析：提供时频分辨率指标计算和能量分布统计功能

使用方法

基本STFT分析

% 加载信号数据 [x, fs] = audioread('signal.wav');

% 设置分析参数 window_type = 'hamming'; window_length = 256; overlap_ratio = 0.75; nfft = 512;

% 执行STFT分析 [stft_matrix, t, f] = main(x, fs, 'window_type', window_type, ... 'window_length', window_length, ... 'overlap_ratio', overlap_ratio, ... 'nfft', nfft);

Gabor变换分析

% 使用Gabor变换（高斯窗） sigma = 0.1; % 高斯窗标准差 [gabor_matrix, t, f] = main(x, fs, 'transform_type', 'gabor', ... 'sigma', sigma);

信号重建验证

% 执行逆变换重建信号 [x_reconstructed] = main(stft_matrix, fs, 'operation', 'inverse');

% 计算重建误差 reconstruction_error = norm(x - x_reconstructed);

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 至少4GB内存（处理长信号时推荐8GB以上）
• 支持MATLAB运行的Windows/Linux/macOS操作系统

文件说明

主程序文件整合了完整的时频分析工作流程，实现了信号预处理、窗函数生成、正逆变换计算、可视化输出以及分析报告生成等核心功能。该文件作为工具的主要入口，提供了参数配置接口和多种操作模式，能够根据用户需求执行STFT分析、Gabor变换、信号重建和时频特征提取等关键任务，并输出相应的变换结果和可视化图形。