液压泵故障诊断稀疏编码方法研究

针对液压泵故障特征难以提取、诊断过程复杂、自动化程度低等特点,将稀疏编码方法应用于液压泵故障诊断.通过对液压泵泵壳处振动信号进行时频域变换,将变换后的信号作为样本,采用K-SVD算法对训练样本进行字典学习以获取字典,利用正交匹配追踪算法对测试信号进行分解与重构,通过不同类别字典对测试信号的重构率大小进行故障种类识别,实现液压泵故障分类.通过试验验证并与BP神经网络、支持向量机对比,结果表明稀疏编码方法具有对故障识别速度快、准确率高、稳定性好等优点,可以有效地实现对液压泵故障的诊断.      

采用非相关字典学习的滚动轴承故障诊断方法

针对轴承振动信号中早期故障特征难以识别的问题,提出了利用非相关字典学习稀疏提取微弱冲击特征,进而完成故障诊断的方法。字典的构造是影响稀疏表示算法性能的关键步骤,而传统字典学习方法构造的冗余字典,原子之间具有很强的相关性,不足以表现信号不同的结构特性,也不利于信号准确稀疏重构,进而影响了冲击故障特征信号的提取。因此,在K均值奇异值分解算法(K-SVD)的基础上加入了原子解相关的步骤,形成了非相关字典学习算法(INK-SVD)。采用INK-SVD算法在含噪振动信号段样本中,学习构造低相关性自适应字典;在此基础上,利用稀疏表示方法准确提取冲击故障特征,从而实现更准确的轴承故障诊断。通过仿真分析及实验数据分析,与传统字典学习方法相比,该方法稀疏系数恢复精确度更高,重构信号的包络解调谱更有利于故障特征的辨识,从而验证了该方法的有效性。     

局部保持的稀疏表示字典学习

稀疏表示分类中的字典选择至关重要,为了用较少的字典原子更好地表示原始训练样本的局部信息,并且使学习出的字典更加具有判别信息,提出了一种基于局部保持准则的稀疏表示字典学习方法.该方法将局部保持准则强加在编码系数上,使得学习出的字典具有相近数据点的编码系数也保持近邻关系的特性,从而保持原始训练样本的局部信息.在扩展YaleB、AR和COIL20数据库上的实验结果表明,文中方法的分类识别结果优于其他方法,说明该方法是有效的.     

面向音频信号的可迁移的稀疏表示字典学习方法

基于字典对音频信号稀疏表示是1种在音频信号处理中被广泛使用的信号表示方法,但是,如果当前信号与字典学习所使用的信号的数据分布不同时,稀疏表示性能会受到严重影响.本文提出1种用于对音频信号稀疏表示的,可迁移稀疏表示字典学习方法,将经验模态分解得到的成分作为音频信号帧的本质特征,提出基于本质特征和原始信号的字典联合学习方法,使字典具有很强的可迁移性.通过不同话者和不同数据集之间信号的稀疏表示,对字典的可迁移性能进行验证,同时,对字典稀疏表示的效果和效率进行了评估.实验结果表明:本文提出的字典学习方法,在不同话者和不同数据集间迁移时,重构信号的信噪比分别相差0.5和0.8,明显低于当前常用的方法.同时,字典具有更高的稀疏表示效率和更好的效果.     

基于无损约束降噪稀疏自编码的滚动轴承故障诊断技术

在滚动轴承故障诊断过程中,时域振动信号容量大且易受噪声污染,难以建立准确的故障诊断模型。针对上述难题,本文采用无损约束降噪方法对稀疏自编码进行优化,提出了基于无损约束降噪稀疏自编码的滚动轴承故障诊断方法。该方法可直接作用于时域振动信号,消除对人工特征提取的依赖性,无需降噪预处理,降低了故障诊断模型建立的难度。为验证本方法的有效性,利用滚动轴承时域振动信号进行仿真实验,并对诊断过程中学习到的故障特征进行可视化分析。实验结果表明,本方法可以在噪声数据下建立有效的故障诊断模型,且比传统的栈式稀疏自编码诊断算法具有更强的噪声鲁棒性。     

基于PCA-BLS的逆变器故障诊断

为了确保电气设备的安全可靠运行,提出基于主成分分析法与宽度学习系统的逆变器故障诊断方法。利用主成分分析法对逆变器输出的电流信号进行处理,提取信号特征;构建宽度学习系统,并编写不同故障模式下的故障编码;利用不同故障模式下的信号特征对宽度学习系统进行训练,利用网络输出编码实现故障分类。仿真结果表明,该研究方法在诊断准确率及训练时间方面优于传统的神经网络故障诊断方法。     

基于多字典和稀疏噪声编码的图像超分辨率重建

稀疏表示模型是通过将字典中的原子进行组合得到期望的结果.为了解决传统字典学习中所有图像块重建均使用同一个字典,从而忽略了最佳稀疏域的问题,提出来一种基于多字典和稀疏噪声编码的图像超分辨率重建算法.在字典训练时,利用图像的特征将它们合理地划分成若干个簇,每个聚类训练生成子字典对,利用最佳字典对进行重建.在求解稀疏系数阶段,引入稀疏编码噪声去除噪声的影响,利用图像非局部自相似性来获得原始图像稀疏编码系数的良好估计,然后将观测图像的稀疏编码系数集中到这些估计当中.实验表明,与ASDS算法和SSIM算法相比较,该算法有更好的重建结果,获得了更丰富的图像细节和更清晰的边缘.     

多尺度移不变稀疏编码及其在机械故障诊断中的应用

提出了一种融合多尺度信息的高效移不变稀疏编码算法,并用于机械故障诊断. 将移不变稀疏编码作为分类器应用于故障诊断,直接对振动信号进行训练和识别,不需要提取特征和预处理. 为进一步提升效果,将不同尺度的移不变稀疏编码分类器融合在一起. 经实验验证,即使在训练样本和测试样本负载不同的情况下,文中方案仍然能够以较高的准确率识别出轴承的故障位置和程度. 与其他方法相比,文中方法的准确率、鲁棒性更高,具有一定的工程应用价值.      

结合系数重用正交匹配追踪的字典学习算法

针对压缩感知中字典对信号稀疏表示能力不足的问题,文中提出了一种结合系数重用正交匹配追踪的自适应字典学习算法,该算法使用系数重用正交匹配追踪算法得到稀疏系数,在字典更新阶段引入上一次迭代过程的先验信息.首先对稀疏系数矩阵进行奇异值分解,再分别用前一次更新的字典对左奇异矩阵和用训练信号对右奇异矩阵进行变换,然后采用变换后的左、右奇异矩阵构造新矩阵,最后利用新矩阵进行字典训练.实验结果表明,采用文中算法得到的字典对图像具有更好的稀疏表示能力,提高了重构图像的质量.     

基于双稀疏字典的轴承故障特征提取

为了改善传统稀疏表示方法故障特征提取精度低的问题，本文提出基于离散余弦（DCT）字典和Laplace小波字典组合方法用于提取轴承故障特征.首先应用离散余弦字典提取谐波信号，以减少谐波信号的干扰；接下来应用Laplace小波字典提取轴承故障冲击进一步减少噪声干扰；引用二次分解正交匹配追踪算法（SS-OMP）求解稀疏系数；重构故障信号并进行包络谱分析，最终提取故障特征.实验结果表明本文方法与单一Laplace小波字典方法和快速谱峭度方法（SK）相比，故障特征提取精度得到了提高，且重构信号的相关系数达到了0.923.     

判决性字典学习方法综述

为了解决在基于稀疏表示的分类算法中,传统字典学习框架下学习得到的字典仅可用于信号重构而并不针对分类的问题,分析和总结了具有代表性的面向分类的字典学习算法,也称判决性字典学习。判决性字典学习算法总体上分为两类:直接使得字典具有判决性和使得表示系数具有判决性。对两类方法进行分析和总结可为本领域算法的发展提供参考,并引起更多研究。     

基于BP神经网络的挖掘机智能故障诊断知识库设计

介绍了基于BP神经网络智能故障诊断技术在贵阳矿山机器厂O.8m3.液压挖掘机故障诊断系统应用中系统故障诊断神经网络知识库设计的方法与步骤,结合液压泵子系统故障诊断实例详细阐述了智能故障诊断故障库设计过程中神经网络建立、训练样本获取及神经网络学习的具体方法.     

基于显著性疏表示的图像超分辨率算法简

提出了一种全新的基于视觉显著度和上下文稀疏分解的图像超分辨率算法。利用人眼视觉感知显著的区域往往趋向于高度结构化的特性,字典学习和稀疏分解过程中可以捕获更多细节特征。在字典学习部分,视觉显著区域提取出的图像样本用来训练显著字典。在先验模型的部分,由于视觉显著区域通常趋于高度结构化,基于上下文的稀疏分解被用来进一步探索相邻图像块之间的联系。实验结果表明,所提出的方法在性能上优于其他最新的方法,峰值信噪比（PSNR）增益最大。主观结果也显示,所提出的方法可以有效减少假影现象,并保持更多细节。     

基于稀疏表示的轴承早期故障特征提取

低速重载机械设备中的滚动轴承由于承受巨大载荷,极易出现内外环故障. 在故障早期阶段,反映故障特征的冲击成分很微弱,极易被噪声覆盖而难以识别. 为准确诊断轴承早期故障,提出基于稀疏表示的故障特征提取方法. 该方法利用K-SVD字典训练算法构造出能准确匹配冲击成分的字典,克服了参数化字典缺乏自适应性的问题;稀疏编码过程中,采用批处理正交匹配追踪算法(batch orthogonal matching pursuit,Batch-OMP)对振动信号进行分解,以逼近信号的峭度值最大原则作为分解结束条件,自适应确定出分解次数;最后,通过对重构的特征成分进行包络谱分析得出故障类型. 对仿真信号和轴承振动信号进行故障特征提取,结果表明所提方法能准确提取出冲击成分,验证了其有效性和实用性.      

Structural sparse representation for object detection

Classic sparse representation, as one of prevalent feature learning methods, is successfully applied for different computer vision tasks. However it has some intrinsic defects in object detection. Firstly, how to learn a discriminative dictionary for object detection is a hard problem. Secondly, it is usually very time-consuming to learn dictionary based features in a traditional exhaustive search manner like sliding window. In this paper, we propose a novel feature learning framework for object detection with the structure sparsity constraint and classification error minimization constraint to learn a discriminative dictionary. For improving the efficiency, we just learn sparse representation coefficients from object candidate regions and feed them to a kernelized SVM classifier. Experiments on INRIA Person Dataset and Pascal VOC 2007 challenge dataset clearly demonstrate the effectiveness of the proposed approach compared with two state-of-the-art baselines.     

基于特征波形稀疏匹配的滚动轴承故障模式识别

提出了一种基于特征波形稀疏匹配的滚动轴承故障模式识别方法.该方法通过自行设计的搜索算法从信号中提取多段特征波形,并对其进行学习优化,以优化后的特征波形作为基原子模型生成原子库及模式匹配库.将待识别信号在模式匹配库上进行一阶匹配分析,实现轴承故障的模式识别.对正常轴承、滚动体故障、内圈故障和外圈故障信号进行实验,验证了方法的有效性和鲁棒性.     

基于DDR的字典学习在光照变化人脸识别中的应用

针对光照变化人脸识别中大多数现有的人脸识别算法只能单独实施降维或者字典学习而不能完全利用训练样本判别信息的问题,提出了基于判别性降维的字典学习算法。首先,利用经典的特征提取算法PCA初始化降维投影矩阵;然后,计算字典和系数,通过联合降维与字典学习使得投影矩阵和字典更好地相互拟合;最后,利用迭代算法输出字典和投影矩阵,并利用经l2-范数正则化的分类器完成人脸的识别。在PIE及扩展的YaleB两大人脸数据库上得到了验证了所提算法的有效性及可靠性,实验结果表明,相比几种较为先进的线性表示算法,所提算法在处理光照变化人脸识别时取得了更高的识别率。     

分组训练卷积字典的图像去噪算法

卷积稀疏编码(convolutional sparse coding,CSC)这一全局模型因字典的特殊结构而受到广泛关注,其中卷积字典学习算法(slice-based dictionary learning,S-BCSC)是最为有效的CSC模型优化算法.虽然S-BCSC算法非常有效,但算法在应用中对整幅图像只使用一个固定大小的字典,然而这并不利于图像信息的准确描述.为克服这一缺陷,讨论如何根据图像大小确定卷积字典大小,结合稀疏表示字典学习算法,提出分组训练卷积字典的图像去噪算法.新算法首先将过冗余图像块按照平滑、纹理、边缘分为三类;然后为每一类分别确定所要训练的卷积字典大小;最后依据S-BCSC算法完成字典学习以及图像去噪过程.从实验结果可以看出,所提算法在图像质量、清晰度上相比原S-BCSC算法都有所提升.