改进的LS-SVM方法在EMD端点效应问题中的应用

经验模态分解能有效处理非平稳、非线性信号,但在多次采用三次样条插值获取信号上、下包络的过程中容易产生影响分解精度的端点问题。为了抑制经验模态分解中存在的端点效应问题,提出了一种基于最小二乘支持向量机和镜像延拓的端点效应抑制方法。该方法采用最小二乘支持向量机对原始信号序列两端分别向左、右各延拓有限个数据点;用镜像延拓对延拓后的信号序列进行对称延拓处理,将其延拓成一个环形信号序列;对这一环形信号序列进行经验模态分解。通过对仿真信号以及真实脑电信号进行实验分析以及与其他延拓方法的对比,结果表明该方法能够有效抑制端点效应问题,并在抑制端点效应问题方面优于传统的支持向量机和最小二乘支持向量机。     

基于SVR的经验模态分解端点延拓改进方法

针对经验模态分解过程中产生的端点效应问题,提出了将镜像延拓和支持向量回归机相结合的端点延拓改进方法。利用支持向量回归机对原始信号的极值点数据序列两端进行预测,用镜像延拓法确定所预测极值点的位置。该改进方法解决了支持向量回归机对长数据序列预测不准确,以及镜像延拓法对端点不是极值点的短数据序列处理效果不佳等问题。引入六个评价标准,对端点延拓方法的效果进行了分析。结果表明,该改进方法能有效地抑制经验模态分解产生的端点效应。     

极限学习机延拓的BS-EMD端点效应抑制算法及应用

针对希尔伯特-黄变换过程中经验模态分解出现的端点效应问题,采用极限学习机（Extreme Learning Machine,ELM）算法对原始数据序列分别向左右两端延拓,对扩展后的数据序列用B样条插值函数求其平均曲线,在此基础上进行下一步分解,结束分解后摒弃两端延展的数据,使算法得到优化,起到了抑制端点效应的作用。通过与未经延拓,BP神经网络延拓和支持向量机延拓各项指标的对比分析表明,该算法不仅有效抑制了经验模态分解过程中的端点效应,在预测速度和分解精度上都有一定的优势。将该方法应用于电力系统的谐波分析中,仿真结果表明该方法能有效抑制EMD的端点效应,更好地分解出谐波中含有的不同频率谐波分量。     

GA和RBF神经网络的Hilbert.Huang变换端点问题研究

Hilbert.Huang变换(HHT)在对信号进行经验模态分解和对各内禀模态函数进行Hilbert变换时会产生端点效应,端点效应会严重影响HHT的应用质量;为克服该问题,文中采用多目标分配遗传算法(GA)解决RBF神经网络(NN)模型训练的参数选择,并利用RBF_NN对信号延拓后再进行经验模态分解;该方法可有效克服经验模态分解方法的端点效应问题,得到具有明确物理意义的内禀模态函数和Hilbert谱;通过对典型确定信号和实际信号的仿真分析表明:文中提出的算法能有效解决HHT中存在的端点效应问题,且其效果优于RBF神经网络和支持向量机(SVM)的数据序列延拓方法。     

基于镜像延拓和窗函数的端点效应抑制方法

经验模态分解被广泛用于复杂的非线性及非平稳信号处理,但其分解过程中存在端点效应问题,并且端点效应会随着筛选的进行而更加明显,从而导致数据处理发生畸变。镜像延拓法和窗函数法均是抑制端点效应的有效方法,但也各自存在不足。为此,提出将镜像延拓和余弦窗函数结合的改进方法,以弥补镜像延拓法中原始信号端点不是极值点和窗函数法中需要改变原信号的不足,实现对端点效应抑制方法的改进。仿真实验结果表明,与传统方法相比,改进方法能更好地抑制端点效应的发生。     

一种改进的经验模态分解方法

针对经验模态分解中存在的端点效应及模态混叠现象,提出一种新的改进方法。利用镜像延拓方法对信号两端数据进行延拓后,结合余弦窗函数以解决端点效应对分解结果的影响,再利用高频谐波法结合掩膜信号法抑制EMD分解过程中存在的模态混叠。通过实验对比验证了该方法的有效可行性。     

基于改进EEMD方法的轴承故障诊断研究

该文针对轴承故障诊断中信号处理的端点效应问题,提出基于极值波延拓与窗函数的改进集合经验模态分解EEMD方法。首先对原始信号进行极值波延拓,其次对延拓后的信号加入组合窗体,最后对信号进行EEMD分解,通过仿真验证改进EEMD方法的有效性。同时,进一步结合Hilbert变换建立了改进EEMD-Hilbert的轴承故障诊断模型,利用轴承故障的实测信号证明了该模型在提高轴承故障诊断效率方面有一定优势。     

一种改善EMD端点问题的方法

经验模态分解（EMD）是一种先进的数据处理方法,对脑电信号（EEG）等非线性非平稳信号的处理非常有效。但是其在利用三次样条曲线构造上下包络时,端点附近的包络存在严重的摆动。针对该问题,在镜面延拓算法的基础上,提出了二次延拓算法。根据邻近端点的数据计算出该信号在端点处的拟合函数;利用该拟合函数在左右端点各延拓出一个极值点;采用镜面延拓算法对延拓后的信号进行EMD分解。算法考虑了信号端点处的变化趋势,使得端点处的延拓更加合理,从而使三次样条曲线在端点处不会出现大的摆动。仿真结果表明,该算法能有效地对脑电信号进行分解。     

基于双边滤波的信号边界特征匹配与延拓

经验模态分解过程中的端点效应会直接影响到信号的分解效果。针对此问题,结合邻域双边滤波的思想,提出了基于双边滤波的信号边界特征点匹配的端点延拓方法。该方法有效抑制了分解过程中端点效应的影响,提高了信号分量的精度。边界子波的延拓在遵循原始信号内部特征规律的同时,还考虑了局部数据差异性的影响,因此子波扩展具有自适应性。仿真实验和地震资料应用对比分析表明,该方法能有效解决信号分解过程中的端点效应问题。     

GIS隔离开关操作接地网电位差干扰抑制方法

气体绝缘变电站隔离开关操作产生接地网电位差干扰,易与故障信号混淆,致使继电保护装置误动作。针对干扰信号的高频瞬变特性,提出基于最小二乘支持向量机/改进集合经验模态分解的自适应抑制方法。设置阈值启动函数检测干扰信号起始位置,通过极值延拓、多尺度排列熵改善集合经验模态分解算法的端点效应和熵值,采用粒子群算法优化最小二乘支持向量机,将干扰信号经过改进集合经验模态分解算法分解的本征模式分量作为训练样本,构造最优决策函数,对二次电缆耦合信号的本征模式分量序列进行干扰信号自适应识别与抑制。仿真实验表明,所提出的自适应抑制方法能准确识别和滤除接地网电位差干扰信号,保留故障信号特征,信噪比提高了221%,增强继电保护的抗干扰能力。     

多特征融合的运动想象脑电特征提取方法

针对单一特征识别率低、自适应性差等问题,提出一种基于希尔伯特-黄变换（HHT）和共同空间模式（CSP）的特征提取方法HCHT。首先,对原始脑电信号（EEG）进行经验模态分解（EMD）得到固有模态函数（IMF）,并将IMF分量合并成新的信号矩阵;然后,对IMF进行希尔伯特谱分析,得到信号的时-频域特征;接着,对构造的信号矩阵进行进一步的CSP分解,将时-频域特征扩展成时-频-空域特征;最后,通过支持向量机（SVM）对特征集进行分类。在BCI Competition II数据集的实验表明,与HHT时-频域和CSP空域特征的方法相比,所提方法的识别准确率分别提高了7.5、10.3和9.2个百分点,且标准差更小。在智能轮椅平台进行在线实验的结果表明,HCHT能有效提高识别准确率和稳定性。     

基于虚拟通道独立分量分析的阻抗胃动力消噪

为消除胃动力阻抗信号中混叠的噪声信号,利用独立分量分析的冗余取消特性,提出一种新的胃动力阻抗信号消噪方法。采用经验模态分解构造虚拟噪声通道,将一维原始胃动力阻抗信号扩展为多维观测信号,应用FastICA算法对其实施盲分离。仿真实验结果表明,该方法能有效消除叠加在胃动力阻抗信号中的噪声,不需要大量的观测样本,可运用独立分量分析实现对单个观测样本的消噪处理。     

基于多类运动想象任务的EEG信号分类研究

针对多类运动想象脑电信号个体差异性强和分类正确率比较低的问题,提出了一种时-空-频域相结合的脑电信号分析方法:首先利用小波包对EEG原始信号进行分解,根据EEG信号的频域分布提取出运动想象脑电节律,通过“一对多”共空间模式(CSP)算法对不同运动想象任务的脑电节律进行空间滤波提取特征;然后将特征向量输入到“一对多”模式下的支持向量机(SVM)中,并利用判断决策函数值的方法对SVM的输出结果进行融合;最后通过引入时间窗对脑电信号进行时域滤波,消除运动想象开始和结束时脑电的波动,进一步提高信号信噪比和算法的分类效果;实验结果显示:在时间窗为2 s时,平均最大Kappa系数达到了0.72,比脑机接口竞赛第一名提高了0.15,验证了该算法能够有效减小脑电信号个体差异性影响,提高多类识别正确率。     

基于IMF能量谱的水声信号特征提取与分类

经验模态分解（EMD）是用来处理非平稳时变信号的一种信号分析方法,该方法对所分析信号的局部特征信号进行不同时间尺度的分解,从而得到这些局部特征信号的各阶本征模函数（IMF）。提出了一种基于IMF能量谱的水声信号特征提取与选择方法,通过对水声信号进行经验模态分解,提取信号的本征模式分量并转换为能量谱特征向量,从而观测不同信号子频带能量谱的特征变化。分类实验采用支持向量机（SVM）分类器进行。实验结果表明,相对于小波能量谱特征提取法而言,利用IMF能量谱作为特征向量的分类实验具有更佳的分类效果,平均正确率达88%以上。     

二维经验模态分解边界效应抑制研究

二维经验模态分解中边界效应抑制是一个关键问题,现有方法主要讨论一维信号端点效应抑制,基本思想是信号延拓,不适合对二维信号进行边界效应抑制。提出一种二维图像边界效应抑制方法,该方法根据对称性、局部性原理和牛顿插值理论,对边界点进行插值,获取部分边界极值,采用这些极值对边界进行线性插值获取图像每个边界像素点的极大值和极小值。把这种边界效应抑制方法应用到二维经验模态分解中收到了较好的实验效果。     

管道泄漏模拟声发射的压缩感知及经验模态分解

管道泄漏监测中常用到声发射信号检测技术。压缩感知理论是一种高效的信号采集压缩处理方法,将其应用到模拟声发射信号的采样重构中,可以使信号采样不再受Nyquist采样定理的限制,降低了数据采集成本,通过重构算法实现对原始信号的精确重构。进而对重构声发射信号进行分解,通过对比信号的经验模态分解,集合经验模态分解和掩膜信号法分解结果,表明掩膜信号法能有效抑制分解过程中存在的模态混叠现象,使分解结果更加精确有效。为声发射信号的特征提取打下坚实基础。