一种用于衡量信号稀疏性的稀疏度量方法技术

本发明专利技术涉及一种用于衡量信号稀疏性的稀疏度量方法，属于信号处理技术领域。本发明专利技术包括步骤Step1：对滚动轴承振动信号进行稀疏变换；Step2：对变换后的系数去均值处理；Step3：然后对信号进行幅值归一化处理；Step4：获取最大幅值，并取20%作为阈值；Step5：通过系数中所有大于该阈值数的个数，然后除以系数的总个数，即得到稀疏指标。本发明专利技术提供的方法简单、快速，易于实现。本发明专利技术方法计算得到的稀疏指标能够使用明确、统一的数值衡量稀疏变换系数的稀疏度，解决了目前信号稀疏表示的结果无明确、统一衡量指标的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，本专利技术方法能够对滚动轴承振动信号的稀疏变换系数的稀疏程度进行衡量，属于信号处理

技术介绍
为了对信号进行有效的表示，人们不断的研宄在不同的函数空间内的变换，以期得到信号在该变换域内更为简洁、稀疏的表示形式，通常称为信号稀疏表示。通过信号的稀疏表示能够得到信号更为稀疏、简洁的表示形式，在信号的稀疏分解、压缩感知、特征提取和特征识别等领域中，更为稀疏的信号将得到更好的结果，因此对于滚动轴承振动信号来说，得到更稀疏的系数是本专利技术的目的。稀疏表示能够得到信号在特定变换域内的稀疏的表示形式，但是如何度量变换系数的稀疏程度，目前并没有统一、明确的度量指标，尤其是在不同变换基、不同维数的变换系数之间进行稀疏程度的比较。本专利技术方法能够对滚动轴承振动信号不同稀疏变换方法得到的变换系数的稀疏性进行对比。本专利技术使用离散余弦变换方法DCT、快速傅里叶变换FFT、离散小波变换DWT三种方法对本专利技术的方法进行对比，本专利技术方法能够将三种方法得到的变换系数的稀疏性统一到同一个度量参数下，进行对比和衡量。
技术实现思路
本专利技术提供了，用以解决目前信号稀疏表示的结果无明确、统一衡量指标的问题，能够对滚动轴承振动信号的稀疏变换系数的稀疏程度进行衡量。本专利技术用于衡量信号稀疏性的稀疏度量方法是这样实现的:所述用于衡量信号稀疏性的稀疏度量方法的具体步骤如下: Stepl、信号稀疏变换:对滚动轴承振动信号进行稀疏变换，得到稀疏变换系数； Step2、去均值处理:首先对稀疏变换系数计算均值，然后将稀疏变换系数中所有数减去均值，实现整个稀疏变换系数的去均值处理，得到去均值稀疏变换系数； Step3、归一化处理:对去均值稀疏变换系数进行归一化处理，使得得到的稀疏变换系数的幅值在±I之间； Step4、确定阈值:取归一化处理后的稀疏变换系数的最大幅值； Step5、计算稀疏指标:对整个归一化系数进行查询，统计大于阈值的个数，然后将统计值除以整个系数的总数，就得到了稀疏指标。所述步骤Step3中，对去均值稀疏变换系数进行归一化处理，即对稀疏变换系数的幅值进行处理时，采用L2范数作为被除数，即对去均值稀疏变换系数除以稀疏变换系数的L2范数。所述步骤Step4中，取最大幅值的20%作为阈值。所述步骤Stepl中，进行稀疏变换可用的变换方法采用快速傅里叶变换FFT、离散余弦变换方法DCT、离散小波变换DWT其中的一种。本专利技术的有益效果是:针对滚动轴承振动信号，本专利技术方法提出的稀疏指标能够使用明确、统一的数值衡量不同方法得到的稀疏变换系数的稀疏性，解决了目前信号稀疏表示的结果无明确、统一衡量指标的问题。本专利技术提供的方法简单、快速，易于实现。【附图说明】图1为本专利技术中的流程图； 图2为本专利技术中滚动轴承振动信号的时间波形图，图上X轴为序号，Y轴为振动信号的幅值，使用本专利技术提出的方法计算滚动轴承振动信号时间波形的稀疏指标值为32.5684 ; 图3为本专利技术中使用离散余弦变换方法DCT得到的变换系数图，图上X轴为序号，Y轴为变换系数，使用本专利技术提出的方法计算DCT变换系数的稀疏指标值为2.9785 ; 图4为本专利技术中使用快速傅里叶变换FFT得到的变换系数，图上X轴为序号，Y轴为变换系数，使用本专利技术提出的方法计算FFT变换系数的稀疏指标值为5.1758 ; 图5为本专利技术中使用离散小波变换DWT得到的变换系数，图上X轴为序号，Y轴为变换系数，使用本专利技术提出的方法计算FFT变换系数的稀疏指标值为14.502。【具体实施方式】实施例1:如图1-2所不，，所述用于衡量信号稀疏性的稀疏度量方法的具体步骤如下: Stepl、信号稀疏变换:对滚动轴承振动信号进行稀疏变换，得到稀疏变换系数； Step2、去均值处理:首先对稀疏变换系数计算均值，然后将稀疏变换系数中所有数减去均值，实现整个稀疏变换系数的去均值处理，得到去均值稀疏变换系数； Step3、归一化处理:对去均值稀疏变换系数进行归一化处理，使得得到的稀疏变换系数的幅值在±I之间； Step4、确定阈值:取归一化处理后的稀疏变换系数的最大幅值； Step5、计算稀疏指标:对整个归一化系数进行查询，统计大于阈值的个数，然后将统计值除以整个系数的总数，就得到了稀疏指标。所述步骤Step3中，对去均值稀疏变换系数进行归一化处理，即对稀疏变换系数的幅值进行处理时，采用L2范数作为被除数，即对去均值稀疏变换系数除以稀疏变换系数的L2范数。所述步骤Step4中，取最大幅值的20%作为阈值。所述步骤Stepl中，进行稀疏变换可用的变换方法采用快速傅里叶变换FFT、离散余弦变换方法DCT、离散小波变换DWT其中的一种。实施例2:如图1-2所不，，所述用于衡量信号稀疏性的稀疏度量方法的具体步骤如下: Stepl、信号稀疏变换:滚动轴承振动信号的时间波形如图2所示，使用离散余弦变换方法DCT方法对滚动轴承振动信号进行稀疏变换，得到稀疏变换系数，如图3所示； Step2、去均值处理:首先对稀疏变换系数计算均值，然后将稀疏变换系数中所有数减去均值，实现整个稀疏变换系数的去均值处理，得到去均值稀疏变换系数； Step3、归一化处理:对去均值稀疏变换系数进行归一化处理，使得得到的稀疏变换系数的幅值在±I之间； Step4、确定阈值:取归一化处理后的稀疏变换系数的最大幅值；<当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于衡量信号稀疏性的稀疏度量方法，其特征在于：所述用于衡量信号稀疏性的稀疏度量方法的具体步骤如下：Step1、信号稀疏变换：对滚动轴承振动信号进行稀疏变换，得到稀疏变换系数； Step2、去均值处理：首先对稀疏变换系数计算均值，然后将稀疏变换系数中所有数减去均值，实现整个稀疏变换系数的去均值处理，得到去均值稀疏变换系数；Step3、归一化处理：对去均值稀疏变换系数进行归一化处理，使得得到的稀疏变换系数的幅值在±1之间；Step4、确定阈值：取归一化处理后的稀疏变换系数的最大幅值；Step5、计算稀疏指标：对整个归一化系数进行查询，统计大于阈值的个数，然后将统计值除以整个系数的总数，就得到了稀疏指标。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，伍星，柳小勤，刘韬，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53