三种时频分析方法在心音信号分析中的应用

文章介绍了一种新的时频分析方法—— Hilbert谱分析 ,并将其应用到心音信号的时频分析中 ,分析对比了短时 Fourier变换 ,小波分析和 Hilbert谱分析这三种方法在处理心音信号时的性能差异 .传统的基于 Fourier的方法不能有效的分析非平稳信号 .文章分析证明了这种新方法在分析像心音信号这种非平稳信号的有效性 ,它能对信号的时频分布做出比短时 Fourier变换和小波分析更为精确的描述 .用这种方法 ,我们能提取心音信号中频率变化的信息 .     

心音信号的时频分析

首先对几种典型信号的计算结果进行了分析，并比较研究了短时傅里叶变换和连续小波变换在心音信号时频分析方面的性能差异．指出了应用这２种方法应该注意的问题，并对一例正常和一例非正常的心音信号的时频分析进行了讨论     

时频表达在心音研究中的应用

心音是一种非平稳信号,用时频分析方法可以获得这种信号的一些重要的特征,为此提出了不同时频表达在心音研究中的几个性能指标：频谱的聚集度,时间包络的覆盖率、均方误差和规则性.基于这些指标比较了心音信号的短时傅立叶变换、连续小波变换、S变换、Wigner-Ville分布等时频表达的性能,并给出了具体应用的例子．     

两种时频分析算法的分析比较

随着信息传递速度的提高,信号处理技术要求提高。从信号频域可以观测信号特点,但是对于自然中的非平稳信号,仅仅频域观测不能反映信号频率在时间轴上的变化,由此提出了时频分析技术,可以产生时间与频率的联合函数,方便观测信号频率在时间轴上的变化。在现有的时频分析技术中较为常见的算法有短时傅里叶变换、WVD、线性调频小波等。本文介绍WVD和线性调频小波两种算法,并通过实验仿真对两种算法进行分析。     

利用小波变换分析心音信号

心音信号可以用于诊断一些心脏瓣膜和心肌的疾病，心音信号是一种非平稳信号，而小波变换中数字信号处理技术适合于分析非平稳信号。文章阐述了一种利用小波变换分析心音信号的方法。通过对计算机模拟的心音信号的分析实验，分析利用小波变换可以有效地分析心音信号，从而为利用心音信号诊断心脏疾病提供了一种新的方法。     

5种小波在心音信号处理中的分析与比较

小波分析凭借其特性,非常适合作为一种工具对心音信号进行分析处理。但由于不同小波各有其特点,导致处理效果存在一定的差别。文中特根据心音信号的特征构造一种小波,并与db5小波、bior5.5小波等4种小波进行比较。结果证明自构小波在进行心音去噪、分解重构以及分类上都有非常良好的效果。并进一步证明了根据一类信号的特点构造一种小波是提高分析效果的可行方法。     

现代时频分析方法

时频分析能清楚地揭示信号的时变频谱特性,是对时变、非平稳信号进行分析与处理的有力工具。本文主要讨论现代时频分析中极为重要的傅立叶变换、短时傅立叶变换和小波变换,深入分析和比较了傅立叶变换、STFT与小波变换。     

心音信号的短时傅立叶变换分析

心音信号是一种典型的非平稳信号,短时傅立叶变换(STFT,又称窗口傅立叶变换)是用于对非平稳信号进行时频分析的有效工具.在用STFT分析心音信号时,窗口宽度的选择是非常重要的.一方面,要使用尽可能窄的窗口来保证信号的局部平稳性,另一方面,要选用较宽的窗口来提高频率分辨率.如何处理这一矛盾就成了问题的关键.通过调整滑动时间窗的宽度,达到了比较满意的效果.首先用窄时间窗进行分析,频谱图具有高时间分辨率,得到了心动周期等时域特征参数.进而逐渐加宽时间窗,最后得到高频率分辨率的频谱图,可以看出各心音成分的频谱特征.实验结果表明,不同时频尺度的STFT分析可以很好地描述正常心音信号的时域和频域特征.     

心音自动分段算法及两种时频分析方法的对比

本文提出了一种不借助参考信号的定位方法实现心音信号的定位分段算法,首先使用归一化香农能量算法得到心音信号的包络图,然后通过包络和心音自身特性进行定位,S1的终止点、S2的起始点与终止点是依据心音周期的长度来计算,具有良好的自适应性,正常人的识别准确率较高,能达到93.6%,而异常人的稍微低一些,在89%左右。应用了STFT、Choi-Williams分布这两种时频分析法来对比正常和异常人的心音信号之间的差别,从时频等高线图来区分正常和异常信号的直观性说,Choi-Williams分布优于STFT分布。     

地运动信号的时频分析

对实测地运动信号,分别应用短时傅里叶变换(STFT)、Wigner-Ville分布(WVD)、小波变换(WT)和Hilbert-Huang变换(HHT)进行了分析,讨论了地运动信号的时频分布.结果表明,地运动信号有多个中心频率,信号能量在0～30 Hz以内,优势频率在12～15 Hz.4种时频分析方法都能反映地运动信号的时频特征,STFT和WVD只能粗略反映信号能量的分布情况,可以给出能量峰值对应的具体时间和频率,但其分辨率单一.WT和HHT可以给出信号能量比较详细的分布情况,WT具有多分辨率特点,但给出的能量分布在一定的带宽内,不能给出某一频率的能量分布.HHT具有自适应性,给出的是某些特征分量的能量分布,也不能给出某一频率的能量分布.     

语音信号中噪音干扰的数字滤波技术

分析了几种语音处理技术特征，针对语音信号处理过程中随机噪音干扰信号的特点，应用自适应干扰对消原理消除噪音，可使带有噪音的原始语言信号得到明显改善。理论分析及实验结果表明，数字滤波技术可方便地通过软件控制品质因数与带宽，因而可在通信、语言声学等领域广泛应用。     

离散正交信号的离散时频分析

目的 研究不仅适用于离散实信号、解析信号,同时适用于通信系统中常常用到的正交信号的一般离散时频分布(DTFD)的方法及其周期、混叠、计算复杂度等特性.方法 根据Cohen类与Wigner分布的关系和正交信号的频谱关于原点不对称特性,通过离散Wigner分布和频域插值获得一般反混DTFD.结果 提出了一种适用于离散实信号、解析信号和正交信号的DTFD的快速算法;在不增加计算复杂度的情况下,具有反混叠特性.结论 所给出的方法能够对实际工程中应用的正交信号进行时频分析,获得了良好的效果.     

闪光刺激前后脑电信号的时频多分辨分析

目的:用基于傅立叶变换的时频多分辨分析方法,分别获取脑电信号的4种特征波来研究脑电信号在闪光刺激前后的功率变化.方法:自愿受试者10名,分别对闪光刺激前和闪光刺激后两种状态下的脑电信号进行时频多分辨分析.结果:采用此方法能获得闪光刺激前后脑电信号各成分的频域谱分布,以及功率、带宽等定量信息.结论:本文所采用的基于傅立叶变换的时频多分辨分析可方便用于脑电信号时、频域信息提取,易于获取各个选择频段的信息,特别适宜用于研究与刺激有关的高级神经系统的活动,为视觉生理和临床研究提供了新的方法.     

Hilbert-Huang变换与大地电磁信号的时频分析

将Hilbert-Huang变换引入大地电磁信号的时频分析中,介绍HHT(Hilbert-Huang transform)时频分析原理及方法,给出仿真信号的经验模态分解及其时频分布,并对实测大地电磁信号进行HHT时频处理与剖析.研究结果表明:Hilbert能量谱随时频的具体分布具有很强的非稳态动态变换时频刻画能力;时频谱的时间、频率分辨率不受Heisenberg测不准原理的限制,且其时间、频率分辨率都很高,有很好的时频聚集性;HHT方法能用于描述大地电磁信号的非线性时变特征,是大地电磁信号时频分析的有效工具.     

Higher order moment spectra time-frequency analysis of the geophysical signal

On the basis of an introduction of the Wigner Higher-Order spectra (WHOS) and a general class of time-frequency higher-order moment spectra, the geophysical signal was analyzed using the higher order time-frequency distributions (TFD). Simulation results obtained in this paper show that the higher-order TFD (Wigner Bispectrum, Wigner Trispectrum and Choi-Williams Trispectrum) have much better Time-Frequency Concentration than the second-order TFD, and the reduced interference higher-order TFD such as CWT can effectively reduce the cross-term in multicomponent signals and simultaneously obtain high time-frequency concentration. Foundation item; Supported by the National Natural Science Foundation of China (49904010) Biography: Liu Xiang-hong (1977-), female, Master candidate, research interest: modern signal processing.     

"数字信号处理"教学方法探讨

本文从我院信息与计算科学专业开设"数字信号处理"课程的教学现状出法,对"数字信号处理"教学方法进行了探讨.     

基于声信号的汽车发动机故障诊断方法综述

基于声信号的汽车发动机故障诊断方法近些年发展较快。本文介绍了当前应用于发动机故障诊断领域的声信号测试方法、小波分析故障信号特征提取方法以及神经网络模态识别等智能故障诊断方法,并与传统发动机故障诊断方法进行了比较,阐明了声信号智能诊断方法在发动机故障诊断方面的优越性,可为今后的发动机故障诊断研究工作提供理论依据。     

语音信号的动态时频倒谱特征

汉语方言辨识中常用的转移差分倒谱(SDC)特征往往存在较多的冗余信息.对此,提出动态时频倒谱(DT-FC)特征.首先对倒谱矩阵进行离散余弦变换(DCT),然后对变换后的矩阵元素进行重组.基于新特征,在高斯混合模型系统下对闽、粤、吴3种方言进行辨识.实验结果表明,DTFC特征的性能明显优于SDC特征,其平均辨识率可达98.89%,较SDC特征提高了3.1%.     

高精度二维四边形结构PSD信号调理电路设计

分析了二维四边形结构PSD的特性,介绍一种基于单片机的数字式二维PSD信号调理电路的设计方法,包括硬件设计,软件非线性校正、背景光和暗电流消除方法等.测试结果表明,用该方法设计的四边形结构PSD具有相当高的线性度和位置测量精度.     

面向沉底目标的分数阶傅里叶变换谱重排回波时频处理

基于谱重排原理,在混响限条件下,根据工程需要讨论Wigner-Ville、短时傅里叶变换(STFT)和分数阶傅里叶变换(FrFT)3种谱重排下目标宽带回波时频特征的表征过程.用二维FrFT重排谱表征目标回波,在此基础上设计时频匹配检测器.研究结果表明:FrFT谱重排有利于表征沉底目标回波时频局部化特征,且在一定程度上抑制混响,提高二类目标回波在时频面的能量集聚性,便于设计二维匹配检测器,提高水下目标检测性能.