基于拓扑信号处理的时频分析方法、设备及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种基于拓扑信号处理的时频分析方法、设备及存储介质，方法包括：获取目标结构上的检测信号，将一维的检测信号利用短时傅里叶变换，得到一个二维时频函数；对带噪声的二维时频函数采用拓扑信号处理的方法，构造持续对，使得信号具有更集中的时频能量表征，减少大量的运算量，提供更能量集中、更稀疏的时频表示；利用截止方程和根据噪声的概率分布进行滤波，确定信号持续对，获得峰值点集，确定峰值点集对应的频率序列，根据每个时刻得到的频率序列，构造目标结构的时频函数，得到目标结构的时频谱。本发明专利技术特别是在低信噪比信号检测方面精确性更高，能够克服传统时频分析技术的各种局限性，实现更好的时频表征效果。实现更好的时频表征效果。实现更好的时频表征效果。

【技术实现步骤摘要】
基于拓扑信号处理的时频分析方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及信号处理
，特别涉及一种基于拓扑信号处理的时频分析方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在时频分析领域，STFT是一种最早应用于时频分析的方法，但其时间分辨率和频率分辨率之间存在不可避免的折衷关系，即在时间和频率分辨率之间需要进行平衡。
[0003]同步压缩变换(SST)是一种基于短时傅里叶变换(STFT)的时频分析方法，它可以将信号表示为时间和频率的函数，并提供了更好的频率局部化和可解释性。SST通过非线性变换实现了对时频分析的进一步提升，具有比传统STFT更好的分辨率和更好的峰值定位精度。
[0004]然而，SST也存在以下缺点：首先，SST需要对STFT系数进行非线性调整，计算量较大，可能会对计算效率造成一定影响。其次，SST的性能受到参数选择的影响较大，需要根据具体应用场景进行调整，较为敏感。最后，SST适用于非平稳信号的分析，但是对于信号平稳性的要求较高，要求信号变化较为明显，因此可能不适用于一些平稳信号的分析。
[0005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于拓扑信号处理的时频分析方法，其特征在于，包括：S100，确定目标结构，获取所述目标结构上设置的传感器采集的检测信号，所述检测信号包括检测信号值随时间的变化关系；S200，将所述检测信号进行短时傅里叶变换，得到时频函数，提取所述时频函数中初始时刻对应的频率曲线；S300，设置调节水平线，利用所述调节水平线对频率曲线上的极值点进行处理，组成n组持续对并获得持续图；S400，计算所述n组持续对所对应的持续长度和持续图的截止方程，利用所述截止方程和所对应的持续长度，筛选并保留n组持续对中的信号持续对；S500，根据所述信号持续对，提取得到峰值点集，根据所述峰值点集和频率曲线，确定峰值点集对应的频率序列；S600，依次提取剩余时刻对应的频率曲线，重复S300至S500，直到最后一个时刻为止，得到所述目标结构的时频函数。2.根据权利要求1所述的一种基于拓扑信号处理的时频分析方法，其特征在于，所述持续图的获得取过程具体包括：设置调节水平线y＝β，令β＝min(g(ω))
‑
ε，其中，ε为常数；使β持续增大，与频率曲线g(ω)上的局部极小值v
i
相交，调节水平线y＝β与频率曲线g(ω)构成相交区域S
i
；当局部极小值v
i
对应的相交区域S
i
将并入v
i
‑1对应的相交区域S
i
‑1时，则y＝p
i
，将局部极大值p
i
配对局部极小值v
i
，组成持续对(v
i
，p
i
)，其中，v
i
>v
i
‑1，S
i
＜S
i
‑1；对频率曲线g(ω)上的局部极大值p
i
和局部极小值v
i
逐一配对，组成n组持续对，获得持续图D＝{(v
i
，p
i
)}
i＝1，2，3....n
。3.根据权利要求2所述的一种基于拓扑信号处理的时频分析方法，其特征在于，所述截止方程的计算过程具体包括：所述持续图的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏，李东升，黄杰忠，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：