基于经验模态－小波包分解和卷积神经网络的 Ｐ３００ 脑电信号分类研究

针对P300脑电信号信噪比低、随机性强及个体差异性大等问题,本文提出了一种将经验模态分解（EMD）和小波包分解（WP）相结合的滤波方法,并使用改进的卷积神经网络（CNN）对脑电信号进行分类识别。首先利用经验模态分解算法将原始脑电信号分解成若干个本征模函数（IMF）分量,并对每个分量进行频谱分析以去除主频段在0~30Hz以外的分量;然后,对保留的IMF分量进行小波包分解,根据P300电位的有效时频信息,选择合适的频段进行重构,再将重构后的各个本征模函数叠加,得到经过滤波后的脑电信号;最后,设计合适的卷积神经网络结构,对P300信号进行分类识别。本文使用国际BCI竞赛数据集对提出的方法进行验证。实验结果表明,两名被试的分类准确率分别为97.78%、95.56%,说明该方法能够有效的改善P300信号的识别效果（相比其他方法至少提升了2.78%,1.39%）,为进一步提高基于P300信号的脑机接口系统的性能提供了一种新的有效的途径。     

基于小波包分解的时变脑电节律提取

研究从时变非平稳脑电信号中提取脑电动态节律的新方法。首先用小波包分解构造不同频率特性的时变滤波器以提取各种时变的脑电节律，研究临床脑电信号瞬时变化。在此基础上测试并分析两种不同功能状态下的脑电信号，并由此构造各种节律的时变脑电地形图。实验结果表明，小波包分解可以有效提取脑电不同节律的动态特性，此方法也适用于分析其他生物医学信号。     

基于小波包分解的虹膜识别算法

特征提取是虹膜识别的关键技术;由于虹膜图像具有丰富的纹理,提出了基于小波包分解的虹膜识别算法。小波包分解不仅包含了图像的低频部分而且还保留了高频部分,它能够有效地提取虹膜纹理特征,并按hamming距离对虹膜进行匹配。实验结果表明,该算法具有良好的鲁棒性。     

基于小波包和神经网络的瓦斯传感器故障诊断

针对瓦斯传感器常见的故障,提出了基于小波包和神经网络的故障诊断方法.通过对瓦斯传感器的输出信号进行三层小波包分解,得到8个不同频段的分解信号,再对其进行特征提取得到一个八维的特征向量,作为故障样本对三层神经网络进行训练,建立故障类型分类器,对瓦斯传感器故障进行诊断.仿真结果表明:该方法可以准确地诊断出故障类型.     

融合小波包变换的一维ＭｏｂｉｌｅＮｅｔ癫痫脑电信号识别

针对目前传统神经网络内存需求大,运算量大,在移动端或嵌入式设备上运行困难等问题,提出了一种融合了小波包变换的轻量级卷积神经网络模型,用于癫痫脑电信号识别的研究。根据癫痫脑电信号的特性,首先采用小波包变换将脑电信号分成三个频段,然后运用改进的一维MobileNet训练、分类。同时引入超参数宽度因子α,通过改变宽度因子的大小以调整模型的深度。实验结果表明,当一维MobileNet模型的宽度因子α选取为0.75时,最终准确率达到100%,其模型的计算量和参数量分别为56.1M和1.24M。与现有的癫痫EEG信号识别方法比较,此模型在准确率、参数量、计算量方面均有不错的表现。     

基于三层小波包分解的陀螺仪故障诊断

通过三层小波包分解将陀螺仪的输出信号进行分解,对分解得到的八个不同频段上的节点进行特征提取,提取后的8维特征向量作为神经网络的输入.对RBF神经网络进行训练,训练后的神经网络进行故障诊断.对神经网络进行测试,经测试当系统输入向量存在故障时,系统可以准确的诊断出故障类型.     

小波包分解与神经网络风机齿轮箱故障诊断

齿轮箱作为风机传动系统重要的机械部件长期工作在恶劣环境中易于发生故障。针对风机齿轮箱产生的振动信号具有非平稳、瞬态、不确定性、以及外界干扰因素等特点,提出了小波包与改进的BP神经网络相结合方法。首先提取原始振动信号的时域波形,利用小波包对于时域特征值进行分解,将小波包分解后的子频带能量进行归一化计算,并作为BP网络的输入特征向量,其次创建BP故障模型,通过改进的优化算法对神经网络的权值和阈值进行全局寻优,最终使得对故障类型进行精确的判断,提高了故障诊断效率。仿真结果比较了两种优化算法的性能指标,得出改进的蚁群算法(MMA)优化算法识别精度更高,误差相对较小,收敛速度更快,验证了方法的有效性和可靠性。     

基于遗传小波神经网络的白酒识别电子鼻

为研究不同品质白酒快速识别的电子鼻技术,利用自制的电子鼻采集四种白酒样品的气味数据,建立了BP神经网络分类模型。针对BP算法普遍存在的收敛速度慢、易陷入局部极小且网络参数需要人工设定的缺陷,提出一种将遗传算法的自适应全局优化搜索能力、小波分析的非线性逼近能力和BP算法自学习能力结合在一起的遗传小波神经网络白酒识别模型。仿真结果表明,与BP神经网络和小波神经网络相比,GA-WNN分类模型的收敛速度和分类准确率都得到了较大提高,可应用于白酒识别电子鼻。     

基于遗传小波神经网络的语音识别分类器设计

分类在语音识别中是很重要的,由于小波神经网络的学习效果对网络隐层节点数、初始权值(包括阈值)、伸缩和平移因子以及学习率和动量因子的依赖性较大,致使其全局搜索能力弱,易陷入局部极小,收敛速度减慢,甚至不收敛。而遗传算法具有的高度并行、随机、自适应搜索性能,使它在处理用传统搜索方法解决不了的复杂和非线性问题时具有明显的优势。因此,考虑把遗传算法和神经网络相结合,采用遗传算法选取初值进行训练,用小波神经网络完成给定精度的学习。仿真实验结果表明,该模型有效地提高了语音的识别率,并缩短了识别时间,实现了效率与时间的双赢,为算法的实用性莫定了基础。     

小波包熵和BP神经网络在意识任务识别中的应用

探索了小波包熵和BP神经网络在识别左右手想象运动中的作用.采用脑-机接口2003竞赛中Graz科技大学提供的脑电数据,计算C3、C4电极8～16Hz频带脑电信号的小波包熵,将其作为反应想象左右手运动的特征量,用BP神经网络对大脑想象左右手运动任务进行分类,最大分类正确率可达88.57%,与使用线性判别式算法分类结果相比,效果更好.脑电信号小波包熵随时间的变化与事件相关去同步和事件相关同步现象相一致,可在线识别左右手想象运动,为大脑运动意识任务的特征提取及肢残患者的临床康复提供了新思路.     

一种基于改进遗传算法的径向基小波神经网络

为了提高神经网络进行函数拟合的精度,首先在三层径向基神经网络基础上通过增加网络层次和改变激励函数提出了一种四层径向基小波神经网络,并采用遗传算法来确定初始网络参数;其次针对遗传算法中容易早熟的缺点,在遗传算法中引入动态平衡策略,根据适应度的变化来动态改变遗传算法中交叉和变异概率,从而增加算法全局探索和局部开发的平衡能力;最后通过对函数拟合试验并与其他方法相比较表明了算法的有效性。     

基于小波包神经网络的制动系统安全监测

针对液压电磁式驱动制动系统中卡缸故障的非平稳时变信号特征,提出了用小波包能量法提取故障特征向量,采用神经网络进行安全监测的方法.通过在某一提升机盘式制动器中的应用表明:该方法能准确地监测制动系统是否发生卡缸故障,有效地避免了事故的发生.     

基于遗传算法和小波神经网络的语音识别研究

小波神经网络算法(WNN)易陷入局部极小,收敛速度慢,全局搜索能力弱,而遗传算法(GA)具有高度并行、随机、自适应搜索性能和全局寻优的特点。因此,将遗传算法和小波神经网络结合起来形成一种训练神经网络的混合算法——GA-WNN算法。仿真实验结果表明,该算法有效地缩短了识别时间,提高了网络训练速度和语音的识别率。     

基于小波包分解的整体变分去噪算法

由Rudin等人提出的整体变分（TV）模型被认为是目前最好的图像去噪模型之一。理论表明,TV模型对分块常量的图像去噪效果显著。对于纹理细节丰富的图像,通过引入小波包分解技术,对图像的纹理细节进行多层小波包分解,得到一系列近似分块常量的子图像,用TV模型对子图像分别进行处理,从而图像的纹理细节得到了更好的保留。相对于单独使用TV模型去噪,该方法得到的复原图像峰值信噪比（PSNR）提高了1 dB左右。同时由于采用改进的Bregman迭代方案求解TV模型,算法收敛时间得到了极大的减少。     

Image universal steganalysis based on best wavelet packet decomposition

Based on the best wavelet packet decomposition of images, a new universal steganalysis method with high detection correct ratio is proposed. First, the best wavelet packet decomposition of image based on the Shannon entropy information cost function is made. Second, high order absolute characteristic function moments of histogram extracted from the coefficient subbands obtained by best wavelet packet decomposition are regarded as features. Finally, these features are processed and a back-propagation (BP) ne...     

基于遗传小波神经网络的冷轧轧制力预报研究

依据小波函数的非线性逼近能力和神经网络的自学习特性，提出一种适合高维输入的小波神经网络建模方法，这种网络结构类似于多层感知器，不同的是隐层神经元的激励函数为小波基函数．为使小波神经网络具有更高的学习精度和更快的收敛速度，将遗传算法、小波神经网络和梯度下降算子结合起来，提出一种遗传小波神经网络．将该网络应用于冷轧轧制力的预报，仿真结果表明预报精度大为提高．     

基于小波包与SOM神经网络的传感器故障诊断

研究传感器实时故障诊断问题.首先采用MATLAB2015仿真得到传感器各种典型工作状态下的运行数据样本;其次将这些故障样本作3层小波包分解,分别求出第3层小波包基对应的各频率段的能量,利用这些能量值与正常工作时各频段的能量值之比构造出传感器故障诊断的特征向量;最后构建基于3×3的SOM神经网络的传感器故障诊断算法.测试证明了所提算法的有效性和准确性.     

基于小波神经网络的木材干燥窑内传感器建模研究

针对木材干燥系统具有非线性、强耦合的特性,难以建立准确的数学模型,提出一种基于小波神经网络的建模方法。通过木材干燥窑内木材含水率传感器、温度传感器和湿度传感器采集的数据建立小波神经网络模型,并通过模型预测木材含水率传感器的测量值。小波神经网络将BP神经网络在非线性问题上自学习的能力与小波表征信号局部信息的能力相结合,具有很强的自适应分辨性和容错能力。利用实际木材干燥过程中采集的数据作为训练样本进行仿真实验。结果表明：小波神经网络方法建立的模型能够预测木材含水率传感器的测量值,模型泛化能力强,预测精度高于BP神经网络建立的模型,验证了小波神经网络对木材干燥窑内传感器建模的可行性和有效性。     

基于SOM神经网络的三电平逆变器的故障诊断

针对三电平逆变器的开路故障,采用一种基于小波包变换与自组织映射神经网络(SOM)的故障诊断方法。测量三电平逆变器的上、中、下桥臂电压进行故障模式的分类,桥臂电压经过小波包分解后进行故障特征向量提取,将故障向量作为SOM神经网络的输入进行故障模式识别。仿真和实验表明,该诊断方法对三电平逆变器故障的分类准确且快速,能够降低检修人员的故障识别难度,有效提高诊断效率,对于实现三电平逆变器的在线故障诊断具有广阔的应用前景。