EMD（Empirical Mode Decomposition,經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解）算法是由美籍華人黃鄂于1998年提出來的一種新型的自適應(yīng)時頻分析方法,該方法基于信號局部特征,對于非平穩(wěn)、非線性信號的處理具有特有的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的以線性和平穩(wěn)假設(shè)為基礎(chǔ)的傅里葉分析、小波變換等時頻分析方法相比,EMD算法在處理非平穩(wěn)、非線性信號時展現(xiàn)出了獨特的性質(zhì),在理論研究和工程應(yīng)用上都有著重要的研究價值。肺音信號處理是無損檢測人體肺部疾病的重要手段,在呼吸系統(tǒng)疾病日益嚴(yán)重地威脅人類健康的今天,使用計算機(jī)技術(shù)對肺音信號進(jìn)行記錄、檢測識別、定量分析、輔助診斷,無論是對實際臨床診斷準(zhǔn)確性的提高,還是對于相關(guān)理論研究都具有重要的意義。本文深入研究了EMD算法,首先從理論的角度對EMD算法中的包絡(luò)線擬合問題和端點效應(yīng)問題進(jìn)行了研究,并提出了改進(jìn)方法。然后從應(yīng)用的角度出發(fā),針對肺音去噪問題,進(jìn)一步研究了基于EMD去噪的相關(guān)算法,提出了基于EMD和盲源分離的肺音去噪新方法。本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:（1）針對EMD算法中傳統(tǒng)的三次樣條插值帶來的包絡(luò)線過沖/欠沖現(xiàn)象、模態(tài)混疊問題,提出最優(yōu)有理Hermite包絡(luò)線插值... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

肺音分類Figure1.1LungSoundsClassification

江蘇大學(xué)博士學(xué)位論文1922"1221212()()()()22()AAttAt+==+(2.14)從式2.14可以看出瞬時頻率的大小取決于1A、2A、1、2，在某些情況下瞬時頻率有可能出現(xiàn)負(fù)值。例如，假設(shè)兩個正弦頻率分別為：1=10、2=20，當(dāng)1A=0.8、2A=1時，其瞬時頻率是隨時間連續(xù)變化的，如圖2.1（a）所示；當(dāng)1A=1.2、2A=1時，其瞬時頻率出現(xiàn)負(fù)值，如圖2.1（b）所示。圖2.1相同頻率不同幅值下的瞬時頻率Figure2.1Instantaneousfrequencyatthesamefrequencyanddifferentamplitude從上述例子，可以看出即使已知的信號頻率的頻率是正的，經(jīng)過Hilbert變換計算得到的瞬時頻率仍然有可能得到負(fù)值。可見對任意信號做簡單的Hilbert變換計算瞬時頻率會出現(xiàn)無法解釋、沒有物理意義的頻率成分。對此，Cohen提出單一分量函數(shù)的概念，然而在實際應(yīng)用中很難區(qū)分一個信號是否是“單一分量”，后又提出窄帶的概念，由于現(xiàn)有的窄帶的定義都是基于全局意義的，因此這種窄帶的說法也沒有獲得普遍認(rèn)可。Huang等人在深入研究后發(fā)現(xiàn)，并不是所有的信號都能用Hilbert變換計算得到瞬時頻率，只有滿足一定限制條件（“零均值、局部對稱”）的信號才能求得具有物理意義的瞬時頻率。Huang將這類信號分量被稱為本征模態(tài)函數(shù)，又被稱為基本內(nèi)蘊(yùn)模式函數(shù)、基本模式分量、固有模態(tài)函數(shù)等等。2.2.2本征模態(tài)函數(shù)在物理上，函數(shù)對稱于局部零均值且有相同的極值點數(shù)和過零點數(shù)相同，是定義一

江蘇大學(xué)博士學(xué)位論文21包絡(luò)線的均值作為原信號的均值包絡(luò)m(t)，得到()()()2upperloweretetmt+=(2.17)圖2.2模擬信號的上下包絡(luò)線及其均值線Figure2.2Theupperandlowerenvelopesofanalogsignalsandtheirmeanlines（2）用待處理信號s(t)減去上、下線均值，得到1h(t)=s(t)m(t)(2.18)對1h(t)判斷是否滿足本征模態(tài)函數(shù)的兩個限定條件。若不滿足，則將1h(t)作為待處理信號，即用1h(t)代替s(t)，重復(fù)上述步驟，直到1h(t)是一個本征模態(tài)函數(shù)，記為：11c(t)=h(t)(2.19)（3）1c(t)是分解得到的第一個本征模態(tài)函數(shù)（或稱為一階IMF），將原始信號s(t)減去1c(t)，得到剩余值序列（或稱為殘余分量）1r(t)：11r(t)=s(t)c(t)(2.20)（4）將1r(t)作為新的原始信號重復(fù)上述操作，從而可以得到第二、第三直至第n個本征模態(tài)函數(shù)（n階IMF），記為123(),(),(),,()nctctctct÷。這個過程被稱“篩馴（shift）。“篩馴的過程不斷重復(fù)進(jìn)行，直到滿足一定的預(yù)先設(shè)定的停止準(zhǔn)則，如殘余分量()nrt為單調(diào)函數(shù)或常量；或者第n階IMF分量小于預(yù)設(shè)值，EMD分解過程停止。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3575815