MATLAB希尔伯特-黄变换工具箱：基于pack_emd的信号分析与三维可视化

资 源 简 介

该项目基于MATLAB平台集成pack_emd工具箱，实现希尔伯特-黄变换完整流程。通过经验模态分解、希尔伯特变换和瞬时频率计算，提供非平稳信号的时频分析与三维可视化功能。

详 情 说 明

基于pack_emd工具箱的希尔伯特-黄变换（HHT）信号分析与三维时频可视化系统

项目介绍

本项目实现了完整的希尔伯特-黄变换（HHT）信号分析流程，专门用于处理非平稳信号的时频特征分析。系统结合经验模态分解（EMD）和希尔伯特变换技术，能够有效提取信号的瞬时频率和瞬时幅度特征，并通过三维可视化方式直观展示信号的时频分布特性。

该系统适用于生物医学信号、机械振动分析、地震信号处理等多个领域的非平稳信号分析需求，为研究人员提供强大的信号分解和时频分析工具。

功能特性

• 完整的HHT分析流程：实现从信号输入到时频可视化的全流程处理
• 自适应信号分解：基于pack_emd工具箱进行经验模态分解，自动提取本征模态函数
• 精确的瞬时特征计算：通过希尔伯特变换获取瞬时频率和瞬时幅度
• 丰富的可视化输出：支持三维时频分布图、边际谱、IMF分量波形等多种图形展示
• 量化分析报告：自动生成包含IMF特征统计和能量分布占比的详细分析结果
• 灵活的数据接口：支持.mat文件、txt文件及直接数组输入多种数据格式

使用方法

基本使用步骤

1. 准备输入信号：准备一维时间序列信号数据（支持.mat、txt或数组格式）
2. 设置参数：配置采样频率、EMD分解参数和可视化参数
3. 运行分析：执行主程序开始HHT分析流程
4. 查看结果：分析完成后查看生成的图表和分析报告
5. 导出数据：根据需要导出分析结果数据（.mat格式）

参数配置说明

• 采样频率：设置原始信号的采样频率（单位：Hz）
• EMD参数：包括IMF数量限制、筛选迭代次数等分解控制参数
• 可视化参数：时间窗口范围、频率显示范围、色彩映射方案等绘图参数

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018b或更高版本
• Signal Processing Toolbox（信号处理工具箱）
• 必要的绘图和可视化工具箱

工具箱依赖

• pack_emd工具箱（必须预先安装并配置到MATLAB路径中）

文件说明

主程序文件实现了系统的核心分析流程，包括信号的载入与预处理、经验模态分解的执行、希尔伯特变换计算、瞬时特征参数的提取、多种可视化图形的生成以及分析报告的自动输出。该文件整合了完整的HHT分析算法，提供了用户交互接口，并负责协调各功能模块的工作流程，确保从原始信号输入到最终结果输出的完整处理链路的顺利执行。