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HHT时频分析方法在汉语语音整体识别中的应用研究

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HHT时频分析方法在汉语语音整体识别中的应用研究

作者：龙天洋东北师范大学

学位级别：硕士

以傅立叶变换理论为基础的常用时频分析方法继承了傅立叶分析方法在处理非平稳非线性信号时的不足,比如Radon变换、小波变换只适用于调频信号和自相似信号的处理;Wigner-Ville分布总是会受到交叉项的影响;STFT和Gabor变换适用于具有短... 详细信息

以傅立叶变换理论为基础的常用时频分析方法继承了傅立叶分析方法在处理非平稳非线性信号时的不足,比如Radon变换、小波变换只适用于调频信号和自相似信号的处理;Wigner-Ville分布总是会受到交叉项的影响;STFT和Gabor变换适用于具有短时平稳特性的信号。此外,这些传统的时频分析方法自适应性较差,根据Heisenberg不确定原理,其时域分辨率和频域分辨率往往不能同时达到较高的程度。Huang等提出的HHT方法以其自适应性良好并且能够精确地描述出非平稳信号频率随时间的变化规律的优点,得到了广泛的关注和应用。HHT时频分析方法包括经验模态分解（EMD）和希尔伯特谱分析（HSA）两个步骤。其中,EMD过程首先自适应地把待处理信号分解为一系列有限个数的特征模态函数（IMF）,这使得在接下来的HSA中用到的瞬时频率的概念具有实际物理意义;HSA把信号的能量表示在时频联合平面上,在每一个具体时刻和瞬时频率都有确定的信号函数幅值,精度比傅立叶语谱图更高。语音信号是典型的非平稳信号,结合HHT方法的优势特点,本文提出一种基于HHT方法的特征提取算法,用于汉语语音信号的特征提取和分类识别。首先,应用EMD算法对汉语语音信号进行处理;然后从全部IMF分量中选取前两个进行希尔伯特谱分析,得到汉语语音信号的hilbert语谱图;我们把所得到的各个汉语语音信号的hilbert语谱图作为其各自语音信号的可视化表达,从hilbert语谱图的图像矩阵中提取特征向量;最后对所获取的特征向量的识别能力进行统计分析和方差检验,并应用C-SVC二分类支持向量机模型对汉语语音信号进行分类预测。实验结果表明本文所提出的方法是有效的并且在小词汇库内具有相当的稳定性:24个汉语拼音韵母的识别率可达90%以上;10个二字汉语词汇的识别率可达98%以上;40个二字汉语词汇的识别率可达94%以上。另外,实验显示在对语音信号叠加噪声的情况下,本文给出的方法仍能够保持较高的识别率,具备一定抗噪能力。

关键词： EMD HHT hilbert谱语音识别

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基于HHT的混凝土结构地震损伤识别方法

基于HHT的混凝土结构地震损伤识别方法

作者：张永利南京工业大学

学位级别：硕士

本文围绕新生的信号处理方法希尔伯特-黄变换,对其理论存在的问题及在线性结构模态参数识别和地震损伤识别中的应用进行了研究与探讨。1998年,美国国家宇航局的N. E. Huang等人提出了一种称为hilbert-Huang变换(HHT)的新的信号处理方法... 详细信息

本文围绕新生的信号处理方法希尔伯特-黄变换,对其理论存在的问题及在线性结构模态参数识别和地震损伤识别中的应用进行了研究与探讨。1998年,美国国家宇航局的N. E. Huang等人提出了一种称为hilbert-Huang变换(HHT)的新的信号处理方法,该方法的主要创新是固有模态(以Intrinsic Mode Function或IMF表示)概念的提出和经验筛法(以Empirical Mode Decomposition或EMD表示)的引入。相比傅立叶谱和小波谱,hilbert谱对信号的瞬时频率和瞬时振幅都进行了确切的描述,具有更高的分辨率。HHT刚提出不久,其理论本身还存在不少问题,如包络线和均值曲线的拟合、边界效应和模态混叠等问题。就其曲线拟合和边界效应问题,本文提出了分段二次抛物样条插值法和拟正弦边界延拓法,并通过仿真试验验证了其可行性和优越性。同时,本文就EMD在滤波去噪中的应用也进行了数值验算,分析了EMD去噪法的有效性。HHT一经提出便迅速在多个领域得到有效应用,在模态参数识别领域,目前,学者已提出两种方法:HHT结合RDT法识别线性结构的模态参数和HHT结合NExT法识别线性结构的模态参数。本文在第三章阐述了这两种方法的基本原理,并结合数值算例,总结了两种方法的优缺点。本文在第四章,应用前面的研究成果处理喜来登环球旅馆在1994年美国北岭地震中取得纵向强震记录,识别了结构的时变特性及强震后的频率、阻尼比和振型等模态参数。在第五章,由第四章识别出的部分楼层的一阶振型值,利用曲线拟合法获得完整的一阶振型,根据推导出的剪切型结构层间刚度计算公式,估算出了结构强震后的层间刚度,再借助地震损伤评估模型评定结构各楼层震后的损伤程度,并通过简化的结构模型计算其地震反应。将计算结果与强震记录进行对比,对比表明,两者基本一致,说明识别出的结构参数是准确的,HHT能有效地应用于地震损伤识别领域。本文最后总结了论文的主要工作和结论,并基于作者的研究,指出了有待于进一步研究和探讨的工作。

关键词： HHT 固有模态函数 hilbert谱模态参数识别时变特性地震损伤

核电站扩建工程爆破开挖振动信号的HHT分析

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爆破器材 2016年第5期45卷 50-55页

作者：马华原李斌利郭涛解放军理工大学野战工程学院中国人民解放军96518部队

通过对田湾核电站二期扩建工程爆破施工的振动监测,得到了大量的试验数据,经由hilbert-Huang变换(HHT)方法处理,分析论证了此方法运用于爆破地震波处理的科学性和可行性。第一步,用经验模态分解信号,得到了振动信号的固有模态分量,考虑... 详细信息

通过对田湾核电站二期扩建工程爆破施工的振动监测,得到了大量的试验数据,经由hilbert-Huang变换(HHT)方法处理,分析论证了此方法运用于爆破地震波处理的科学性和可行性。第一步,用经验模态分解信号,得到了振动信号的固有模态分量,考虑到噪声信号的干扰,又对信号进行了改进算法的滤波处理;之后,对各个分量进行hilbert变换,得到了信号的时频能量谱;针对时频能量谱分析,得到了信号的时频特性;从得到的瞬时能量谱中得到了3段微差起爆的间隔时间,为检测雷管的质量提供了新方法;而边际谱分析提供了一个频域分析的新角度。

关键词：爆破振动 hilbert-Huang变换 hilbert谱瞬时能量

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基于HHT方法的爆破地震信号分析

工程爆破 2005年第1期11卷 1-7页

作者：张义平李夕兵赵国彦中南大学资源与安全工程学院长沙410083

在介绍HHT(hilbert HuangTransform)理论的基础上,结合现场测试,将这种理论引入到爆破地震信号分析中。HHT方法主要通过经验模式分解方法将信号分解成有限的固有模态函数,并对每个固有模态函数进行hilbert变换从而得到hilbert谱。经过FF... 详细信息

在介绍HHT(hilbert HuangTransform)理论的基础上,结合现场测试,将这种理论引入到爆破地震信号分析中。HHT方法主要通过经验模式分解方法将信号分解成有限的固有模态函数,并对每个固有模态函数进行hilbert变换从而得到hilbert谱。经过FFT、小波谱对比分析,结果表明:在爆破地震信号分析中,利用经验模式分解不需要固定的基函数,可将原始信号分解为少量的、频率自高至低排列的固有模态函数,分解过程具有自适应性、高效性;再通过hilbert变换所得的谱图能清晰地反映原始地震信号能量随时间、频率的分布。HHT法能有效地提取爆破地震信号的主要特征,更能适应信号突变快、衰减快的特征,为进一步认识爆破地震波的传播机理、破坏原因和危害判据的确定提供了新的途径。

关键词：爆破地震信号 HHT变换经验模态分解(EMD) hilbert谱

希尔伯特—黄变换在地电阻率数据处理中的应用

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地震地磁观测与研究 2017年第3期38卷 81-87页

作者：张国清高立新戴勇杨彦明格根锡林浩特地震台中国内蒙古自治区026000 内蒙古自治区地震局中国呼和浩特010010

希尔伯特—黄变换用于处理非线性非平稳信号,由经验模态分解和希尔伯特谱分析2部分组成。本文采用希尔伯特—黄变换方法,相继对大同地震台地电阻率月值数据和宝昌地震台地电阻率月值、整点值数据进行处理。结果显示:(1)大同、宝昌地震... 详细信息

希尔伯特—黄变换用于处理非线性非平稳信号,由经验模态分解和希尔伯特谱分析2部分组成。本文采用希尔伯特—黄变换方法,相继对大同地震台地电阻率月值数据和宝昌地震台地电阻率月值、整点值数据进行处理。结果显示:(1)大同、宝昌地震台地电阻率月值数据对应的hilbert谱具有较高分辨率,高幅值在归一化频率0.05—0.15区间内呈"余弦"变化形态;(2)希尔伯特—黄变换在提取地电阻率异常变化、高频信息及去除噪声等方面效果较好,在未来地电资料处理中具有广泛的应用前景。

关键词：希尔伯特-黄变换 EMD hilbert谱地电阻率

利用雷达窄带RCS频域特性提取锥形目标进动参数

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微型电脑应用 2015年第3期31卷 54-56页

作者：詹武平陈剑军刘利军广东科技学院

研究利用雷达测量空间目标的窄带RCS序列,提取空间目标进动参数的方法。先分析空间飞行目标的雷达散射截面积模型,再利用HHT处理RCS序列获得目标的进动周期,然后,采用RCS序列的频域分布特性提取目标进动角。数值试验结果表明,提出的方... 详细信息

研究利用雷达测量空间目标的窄带RCS序列,提取空间目标进动参数的方法。先分析空间飞行目标的雷达散射截面积模型,再利用HHT处理RCS序列获得目标的进动周期,然后,采用RCS序列的频域分布特性提取目标进动角。数值试验结果表明,提出的方法可以有效地估计空间目标的进动参数。

关键词：雷达进动 hilbert谱目标识别

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基于经验小波变换的结构损伤特征提取

计算机与数字工程 2020年第1期48卷 189-193页

作者：王彩霞刘义艳长安大学电子与控制工程学院

为了更好地提取结构损伤特征信息,提出了基于经验小波变换(EWT)和希尔伯特变换的振动信号分析方法。首先,用EWT对结构损伤加速度振动信号的频谱进行自适应分割,然后提取不同的调幅-调频(A M-AF)分量,最后对其进行希尔伯特变换,获取瞬时... 详细信息

为了更好地提取结构损伤特征信息,提出了基于经验小波变换(EWT)和希尔伯特变换的振动信号分析方法。首先,用EWT对结构损伤加速度振动信号的频谱进行自适应分割,然后提取不同的调幅-调频(A M-AF)分量,最后对其进行希尔伯特变换,获取瞬时频率。仿真和工程实验结果表明:经验小波变换相对于经验模态分解(E MD)可以更好地提取信号的各个特征分量,为信号时频处理奠定基础,且分解的模态少,不存在虚假模态。同时,EWT与hilbert的结合更进一步验证了该方法的有效性。

关键词：经验小波变换经验模态分解 hilbert谱特征提取