油液磨粒超声回波信号的双树复小波去噪研究

超声回波信号反映了润滑油中磨粒的大量信息。为了提取淹没在强噪声环境下的超声回波信号,提出了一种基于双树复小波变换(DT-CWT)的油液磨粒超声散射回波信号去噪新方法。利用双树复小波变换具有近似平移不变性和有效去噪等优点,首先对超声散射回波信号进行双树复小波分解,然后对分解得到的高频系数进行阈值处理,最后进行双树复小波重构。结果表明:分解层数为6层时,去噪后信号的信噪比更高、均方误差更小、相似系数更大、幅值最大偏差更小。双树复小波变换硬阈值去噪效果比传统小波去噪效果明显好。     

基于BEMD与双树复小波-局部Wiener滤波的毫米波图像去噪

为了有效地去除毫米波图像中含有的噪声,提高目标识别的精度,提出一种将二维经验模式分解(BEMD,Bidimensional Empirical Mode Decomposition)与基于双树复小波变换(DTCWT)的加窗局部Wiener滤波相结合的图像去噪算法。首先,对毫米波图像进行BEMD分解,得到不同特征尺度的本征模函数(IMF,Intrinsic Mode Function)子图像集;其次,利用双树复小波变换对中高频IMF子图像进行多尺度、多方向分解,并结合带有椭圆方向窗的局部Wiener滤波算法对各个高频方向子带进行去噪;最后通过DTCWT逆变换重构得到去噪后的IMF,并与残差图像相加进行BEMD重构。实验结果表明,该融合算法与单独的BEMD,DTCWT-Wiener滤波及离散小波变换-Wiener滤波算法相比,去噪后图像的视觉效果更好,提取的目标的边缘及细节特征更清晰,因而峰值信噪比最高。     

基于双树复小波变换的心电信号去噪研究

在心电信号处理过程中,为了避免产生Gibbs振荡现象和严重的频率混叠现象,提出一种基于双树复小波变换,并结合最大后验估计确定阈值的心电信号去噪方法.文中采用了信噪比和均方误差来评价双树复小波变换和离散小波变换两种方法对心电信号的去噪效果.实验结果表明:与传统离散小波变换相比,双树复小波变换去噪更彻底,边界、纹理等特征能较好地保留,可以作为一种生物医学信号降噪处理的新方法.     

由双树复数小波变换的父系数及邻域系数实现图像去噪

考虑二维双树复数小波变换(DTCWT) 有良好的平移不变性和方向选择性,基于当前系数与父系数及邻域系数间的关系,构造了DTCWT图像去噪阈值计算公式,提出了一种去噪方法,PNDTCWT.该方法在对图像进行二维DTCWT变换后,利用阈值公式,根据当前系数和父系数及相邻系数计算收缩阈值,对当前系数进行去噪处理.最后,经过二维DTCWT反变换,得到去噪结果.实验结果表明,PNDTCWT的噪声抑制效果明显优于各种基于DWT的去噪方法和其他DTCWT去噪方法.与基于父系数的DTCWT去噪方法相比,PNDTCW的峰值信噪比(PSNR)平均提高了0.5 dB左右.从视觉效果来看,PNDTCW能在去噪的同时较好地保留图像细节,物体轮廓显得比较平滑,不存在传统DWT算法中的混淆现象.     

基于提升小波的电能质量高效定位算法

针对暂态电能质量扰动信号的检测和定位,提出了一种基于提升复小波的高效定位算法.首先对扰动信号基于(maximum posteriori,MAP)最大后验估计的双树复小波进行去噪预处理,对不同分解层次的细节系数的噪声方差和信号方差进行估计运算,同时计算各分解层的阈值,得到去噪阈值.扰动信号进行去噪预处理后,利用提升小波对去噪后的扰动信号进行定位,并与传统实小波进行了定位准确度和算法耗时的比较.仿真实验结果表明,所提去噪预处理定位算法步骤简单,效果理想定位运算速度快且易于实现,实用性强,两者结合具有良好的应用前景.     

基于MAP估计的复小波域局部自适应绝缘子红外热像去噪方法

为了从强白噪声干扰的红外热像中提取真实的绝缘子盘面温度场信息,提出一种基于MAP估计的复小波域局部自适应去噪方法.首次证实了绝缘子红外热像双树复小波变换(DT-CWT)系数服从拉普拉斯分布,并对不同滤波器组采用各自最精细分解层子带系数估计噪声方差,利用待估计点圆形邻域系数估计信号方差,且随分辨率变化调整圆形邻域半径,使得MAP估计的无噪声系数更为准确,提高了去噪图像质量.实验结果表明,该方法比传统的Wiener滤波法、基于离散小波变换和DT-CWT的贝叶斯阈值去噪方法具有更高的信噪比,在有效去除图像噪声的同时,图像细节信息保留更完好.     

基于父系数及邻域系数的DTCWT图像去噪方法

目前小波变换（DWT）在图像去噪中的应用取得了较好的效果,但DWT不具有位移不变性和良好的方向性。而二维双树复数小波变换（DTCWT）由于具有良好的平移不变性和方向选择性,比传统的二维离散小波变换具有更好的图像去噪能力。根据基于当前系数与父系数及邻域系数间的关系,本文构造了DTCWT图像去噪阈值计算公式,提出了一种去噪声新方法PNDTCWT（Parental and neighboring coefficients of DTCWT）。该方法在对图像进行二维DTCWT变换后,利用阈值公式根据当前系数和父系数及相邻系数计算收缩阈值,对当前系数进行去噪处理。最后经过二维DTCWT反变换,得到去噪结果。实验结果表明,PNDTCWT的噪声抑制效果明显优于各种基于DWT的去噪方法和其他DTCWT去噪方法。和基于父系数的DTCWT去噪方法相比,PNDTCW的PSNR平均提高了0.5dB左右。从视觉效果来看,PNDTCW在去除噪声的同时,能较好的保留图像细节,物体轮廓显得比较平滑,不存在传统DWT算法中的混淆现象。     

复小波包域局部邻域窗口阈值SAR图像去噪

提出一种基于四树复小波包变换的局部窗口阈值SAR图像去噪新方法.该方法利用四树复小波包变换具有的移不变性、良好的方向选择性和对高频信号的细致分析能力等特点,把含噪SAR图像分解成低频逼近子图和若干高频方向子图.通过对方向子图设置合理的阈值来确定最优复小波包基.在保留低频逼近子图复系数不变的同时,利用高频信号系数的邻域相关性和噪声方差随分解尺度增大而迅速衰减的特点,对最优基复小波包系数进行局部邻域窗口阈值收缩处理,从而实现降噪功能.实验结果表明,该方法计算效率高,在等视指数(ENL)、优点图(FOM)等指标上均优于传统的复小波变换、复小波包变换和Curvelet域HMT等去噪方法,能有效地抑制SAR图像斑点噪声的同时,对图像边缘和细节具有较好的保护能力.     

基于双密度双树复小波变换的局域自适应图像去噪

提出一种基于双密度双树复小波变换的局域自适应图像去噪算法。首先,分析了双密度双树复小波变换的原理及特点,给出了双变量收缩函数(BSF)的推导。然后,对噪声图像并行使用四个二维双密度离散小波变换,且行和列采用不同的滤波器组,实现对噪声图像的双密度双树复小波分解。根据小波系数的统计特性以及层内和层间系数的相关性,采用结合局域方差估计的双变量收缩函数对小波系数进行处理。用收缩后的小波系数重构去噪图像。最后,将该算法用于灰度图像和彩色图像去噪。实验结果表明：在噪声方差为30时,经该算法去噪后图像与噪声图像相比,获得最高的峰值信噪比增益达11.72dB,平均结构相似度最高增加2.7倍,复合峰值信噪比增益达11.68dB。且对不同噪声方差下的不同噪声图像,该算法在滤除噪声的同时保留更多的细节,去噪图像的视觉质量得到很大的改善。     

自适应改进双树复小波变换的齿轮箱故障诊断

针对双树复小波变换存在频率混叠以及参数需自定义的缺陷,提出自适应改进双树复小波变换的齿轮箱故障诊断方法。首先,利用双树复小波变换将信号进行分解和单支重构,采用粒子群算法将分解后分量峭度值作为适应度函数,选择双树复小波的最优分解层数;其次,对重构出的低频信号进行频谱分析提取故障特征,将单支重构后的各高频分量进行变分模态分解,通过峭度值获得各高频分量经变分模态分解后的主频率分量信号;最后,分析各主频率分量信号的频谱,识别齿轮箱的故障特征。结果表明,该方法与双树复小波变换和变分模态分解相比,不仅消除了频率混叠现象,提高了信噪比和频带选择的正确性,而且还提高了从强噪声环境中提取瞬态冲击特征的能力。     

一种基于NSCT变换的超声图像降噪新算法

为有效抑制超声仪器成像中固有的斑点噪声,提出了一种基于非降采样Contourlet变换(nonsubsampled Contourlettransform,NSCT)域中边缘信号系数区提取和最小均方误差(minimum mean square error,MMSE)估计的超声图像的降噪算法。根据NSCT变换的细节信息刻画能力和平移不变性,对其各高频子带中系数进行分类,提取出边缘信号和平缓信号系数区;对超声图像的乘性斑点噪声进行推导研究,在边缘信号系数区和平缓信号系数区,根据各自噪声项的性质分别得出满足贝叶斯最小均方误差估计的降噪滤波方程;最后,对降噪后的系数进行NSCT反变换重建得到降噪图像。仿真图像和临床超声图像的实验结果证实,该算法与传统方法相比,不但能更有效地对斑点噪声进行抑制,也更好地保留了图像的细节信息。     

空气耦合超声信号的小波阈值滤噪试验研究

穿透式空气耦合超声检测中,由于较低声波透射率、激励接收系统噪声及声波在介质中的散射噪声导致接收信号信噪比较低,小波阈值滤噪技术在解决上述问题时面临小波基、分解层数及阈值函数的选取难题。基于小波分析的基本原理,以单因素分析方法开展小波阈值滤噪试验研究。选择不同小波族(Daubechies,Symlet和Coiflet)中的小波基、小波分解层数(4～8层)及阈值函数(软阈值及改进阈值函数)对实际含噪超声信号进行小波阈值滤噪处理,并通过对比滤噪信号的信噪比及频谱特性得出不同参数对滤噪效果的影响。结果表明,选择Coiflet小波族中的小波基能获得具有更高信噪比及透射信号幅值的滤噪信号;分解层数越高,滤噪信号的信噪比越高,但增长趋势渐趋稳定;阈值函数对滤噪性能的影响并不十分显著,一般采用软阈值函数或改进阈值函数就能获得良好滤噪效果。     

基于小波包分解的阈值消噪在 车载CAN总线上的应用

为了实现在车载CAN总线控制器故障产生不可预知干扰信号的情况下正确读出CAN总线上的故障码,提出了一种基于小波包分解的阈值消噪方法。将信号进行基于最小Shannon熵原理的最佳树小波包分解后,针对CAN总线传输信号特点,对高频和低频系数采取不同阈值处理的混合阈值消噪处理。对于高频系数,采用基于Stein无偏似然估计原理的自适应阈值;在干扰信号的统计特性未知的情况下,对低频系数阈值的选取采取保持频率单一和能量损耗小的双重标准。最后,由阈值处理后的系数重构信号,得到正确的传输码。实验结果表明,该混合阈值消噪处理方法对消除这种由CAN总线上的控制器故障引起的干扰,较传统的消噪技术提高1/3以上的信噪比,增加了后期读取CAN总线故障码的准确率。     

Signal feature extraction based on cascaded multi-stable stochastic resonance denoising and EMD method

On the basis of cascaded multi-stable stochastic resonance system (CMSRS) theoretical studies, for the empirical mode decomposition (EMD) in heavy noisy mixtures, a method of EMD based on CMSRS denoising is presented. First, CMSRS is employed as the pretreatment to remove noise by virtue of its good effect in denoising performance, and the energy gradually is shifted from high to low frequency, then the denoised signal is decomposed by EMD. In simulated experiment, EMD is used to decompose the original and CMSRS output signals respectively. The result from the comparison shows that this method, not only removes high-frequency noise efficiently, but also reduces the decomposition layers and lets them have more reality meanings. At last, a diagnosis on the fault of inner race of rolling bearing confirms that this method removes high-frequency noise step by step, improves low-frequency signal’s energy, and can effectively identify characteristic signals.     

基于小波降噪的共振解调技术在齿轮箱故障诊断中的应用

提出一种运用基于小波降噪的共振解调技术对齿轮齿面接触故障进行诊断的方法。该方法利用小波降噪算法对传感器采集的混合信号进行降噪;采用共振解调技术对降噪后的故障源信号进行频谱分析,成功地提取了齿轮齿面直接接触的故障特征。     

改进小波去噪Teager算子的齿轮微弱故障提取方法

针对齿轮箱在强噪声背景下齿轮微弱故障振动信号的特征不易被提取的问题,提出将改进小波去噪和Teager能量算子相结合的微弱故障特征提取方法。采用改进小波阈值函数对振动信号进行去噪处理,与形态学滤波和传统小波阈值函数相比能够有效地提高信号的信噪比。对去噪后的信号进行集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,简称EEMD)得到若干本征模式函数(intrinsic mode function,简称IMF),计算各IMF分量与原信号的相关系数并结合各IMF分量的频谱剔除虚假分量。对有效的IMF分量计算其Teager能量算子,并重构得到Teager能量谱,对重构信号进行时频分析并将其结果与原信号的希尔伯特黄变换(HilbertHuang transform,简称HHT)得到的边际谱进行对比。实验研究结果表明,本研究方法相比HHT能够对齿轮微弱故障特征进行更为有效地提取,验证了本研究方法在齿轮箱微弱故障诊断中的可行性。     

Enhancement of signal denoising and multiple fault signatures detecting in rotating machinery using dual-tree complex wavelet transform

In order to enhance the desired features related to some special type of machine fault, a technique based on the dual-tree complex wavelet transform (DTCWT) is proposed in this paper. It is demonstrated that DTCWT enjoys better shift invariance and reduced spectral aliasing than second-generation wavelet transform (SGWT) and empirical mode decomposition by means of numerical simulations. These advantages of the DTCWT arise from the relationship between the two dual-tree wavelet basis functions, instead of the matching of the used single wavelet basis function to the signal being analyzed. Since noise inevitably exists in the measured signals, an enhanced vibration signals denoising algorithm incorporating DTCWT with NeighCoeff shrinkage is also developed. Denoising results of vibration signals resulting from a crack gear indicate the proposed denoising method can effectively remove noise and retain the valuable information as much as possible compared to those DWT- and SGWT-based NeighCoeff shrinkage denoising methods. As is well known, excavation of comprehensive signatures embedded in the vibration signals is of practical importance to clearly clarify the roots of the fault, especially the combined faults. In the case of multiple features detection, diagnosis results of rolling element bearings with combined faults and an actual industrial equipment confirm that the proposed DTCWT-based method is a powerful and versatile tool and consistently outperforms SGWT and fast kurtogram, which are widely used recently. Moreover, it must be noted, the proposed method is completely suitable for on-line surveillance and diagnosis due to its good robustness and efficient algorithm.     

激光拉曼光谱相似性测度方法

现代固体激光器、光谱仪技术和软件技术的进步使激光拉曼光谱快速进入实用阶段,并开始广泛地用于物质结构分析与鉴定。文章详细地阐述了拉曼光谱的基本原理,指出拉曼光谱的本质是可见/近红外光谱,重点对采用激光拉曼光谱进行物质鉴别分析时常用的三类相似性测度方法——距离测度、相似性函数和峰匹配作了深入的分析,并就各种方法的特点做了说明