KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권12호
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pp.5955-5977
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2018
Performance of the interpolation algorithm used in the technique of bi-dimensional empirical mode decomposition directly affects its popularization and application, so that the researchers pay more attention to the algorithm reasonable, accurate and fast. However, it has been a lack of an adaptive interpolation algorithm that is relatively satisfactory for the bi-dimensional empirical mode decomposition (BEMD) and is derived from the image characteristics. In view of this, this paper proposes an image interpolation algorithm based on the particle swarm and fractal. Its procedure includes: to analyze the given image by using the fractal brown function, to pick up the feature quantity from the image, and then to operate the adaptive image interpolation in terms of the obtained feature quantity. All parameters involved in the interpolation process are determined by using the particle swarm optimization algorithm. The presented interpolation algorithm can solve those problems of low efficiency and poor precision in the interpolation operation of bi-dimensional empirical mode decomposition and can also result in accurate and reliable bi-dimensional intrinsic modal functions with higher speed in the decomposition of the image. It lays the foundation for the further popularization and application of the bi-dimensional empirical mode decomposition algorithm.
Signal decomposition is a computational technique that dissects a signal into its constituent components, providing supplementary information. In this study, the capability of two common signal decomposition techniques, including wavelet-based and empirical mode decomposition, on preterm birth classification was investigated. Ten time-domain features were extracted from the constituent components of electrohysterogram (EHG) signals, including EHG subbands and EHG intrinsic mode functions, and employed for preterm birth classification. Preterm birth classification and anticipation are crucial tasks that can help reduce preterm birth complications. The computational results show that the preterm birth classification obtained using wavelet-based decomposition is superior. This, therefore, implies that EHG subbands decomposed through wavelet-based decomposition provide more applicable information for preterm birth classification. Furthermore, an accuracy of 0.9776 and a specificity of 0.9978, the best performance on preterm birth classification among state-of-the-art signal processing techniques, were obtained using the time-domain features of EHG subbands.
A hierarchical approach for fast bi-dimensional empirical mode decomposition (B-EMD) is proposed. The presented approach utilizes an efficient window size determination scheme that enables the multi-level computation of the order statistics filter (OSF). Our detailed experiments show that the proposed OSF computation approach allows a significantly faster computation of an EMD without degrading the decomposition accuracy.
This paper presents a secure and blind adaptive audio watermarking algorithm based on Empirical Mode Decomposition (EMD). The audio signal is divided into frames and each one is decomposed adaptively, by EMD, into several Intrinsic Mode Functions (IMFs). The watermark and the synchronization codes are then embedded into the extrema of the last IMF. The experimental results show that the proposed method has good imperceptibility and robustness against signal processing attacks.
In this paper, the characteristic of intrinsic mode function(IMF) and its orthogonalization of ensemble empirical mode decomposition(EEMD), which is often used in the analysis of the non-linear or non-stationary signal, has been studied. In the decomposition process, the orthogonal IMF of EEMD was obtained by applying the Gram-Schmidt(G-S) orthogonalization method, and was compared with the IMF of orthogonal EMD(OEMD). Two signals for comparison analysis are adopted as the analytical test function and El Centro seismic wave. These target signals were compared by calculating the index of orthogonality(IO) and the spectral energy of the IMF. As a result of the analysis, an IMF with a high IO was obtained by GSO method, and the orthogonal EEMD using white noise was decomposed into orthogonal IMF with energy closer to the original signal than conventional OEMD.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제4권2호
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pp.89-96
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2015
In this paper, time-frequency analysis algorithms, empirical mode decomposition and local mean decomposition, are reviewed and their applications to nonlinear and nonstationary real-world data are discussed. In addition, their generic extensions to complex domain are addressed for the analysis of multichannel data. Simulations of these algorithms on synthetic data illustrate the fundamental structure of the algorithms and how they are designed for the analysis of nonlinear and nonstationary data. Applications of the complex version of the algorithms to the synthetic data also demonstrate the benefit of the algorithms for the accurate frequency decomposition of multichannel data.
Rotary machine is major equipment in industry. The rotary machine is applied for a machine tool, ship, vehicle, power plant, and so on. But a spindle fault increase product's expense and decrease quality of a workpiece in machine tool. A turbine in power plant is directly connected to human safety. National crisis could be happened by stopping of rotary machine in nuclear plant. Therefore, it is very important to know rotary machine condition in industry field. This study mentioned fault diagnosis algorithm with statistical parameter and empirical mode decomposition. Vibration locations can be found by analyze kurtosis of data from triaxial axis. Support vector of data determine threshold using hyperplane with fault location. Empirical mode decomposition is used to find fault caused by intrinsic mode. This paper suggested algorithm to find direction and causes from generated fault.
EMD(Empirical mode decomposition) 방법은 시간-주파수 분석의 새로운 방법으로 적응적이며 효율적으로 신호를 분해한다. EMD는 신호 그 자체에 의해 정의된 IMFs(Intrinsic mode functions)로 명명되는 함수의 집합으로 분해되며, 분해된 IMFs는 원신호의 고유한 속성을 보존하므로 기저함수 및 필터로 사용될 수 있다. EMD 방법에 의한 분해는 신호의 지역적인 시간 스케일 특성에 기반을 두고 있으므로 비선형(non-linear) 비정상(non-stationary) 신호처리에 적합하며 ECG와 같은 생체 신호처리에 유용하다. 본 논문은 EMD 방법을 이용하여 ECG 신호를 분해하고 분해된 신호의 특성을 이용하여 잡음 제거 필터를 구현하였다. 전통적인 저주파 필터가 퓨리에 변환을 이용하여 주파수 영역에서 신호를 해석하는 것과 달리 EMD 방법은 시간 영역에서 필터링하여 신호의 속성을 유지한다. 영상 향상의 정도를 측정하기 위한 PRMD와 SSR 평가지수를 사용하여 제안된 기법과 전통적인 저주파 필터의 결과를 비교 제시하였다.
Bearings have various uses in industrial equipment. The lifetime of bearings is often lesser than anticipated at the time of purchase, due to environmental wear, processing, and machining errors. Bearing conditions are important, since defects and damage can lead to significant issues in production processes. In this study, we developed a method to diagnose faults in the bearing conditions. The faults were determined using kurtosis, average, and standard deviation. An intrinsic mode function for the data from the selected axis was extracted using empirical mode decomposition. The intrinsic mode function was obtained based on the frequency, and the learning data of ANN (Artificial Neural Network) was concluded, following which the normal and fault conditions of the bearing were classified.
The empirical mode decomposition (EMD) method is well-known for its ability to decompose a multi-component signal into a set of intrinsic mode functions (IMFs). The method uses a sifting process in which local extrema of a signal are identified and followed by a spline fitting approximation for decomposition. This method provides an effective and robust approach for decomposing nonlinear and non-stationary signals. On the other hand, the IMF components do not automatically guarantee a well-defined physical meaning hence it is necessary to validate the IMF components carefully prior to any further processing and interpretation. In this paper, an attempt to use the EMD method to identify properties of nonlinear elastic multi-degree-of-freedom structures is explored. It is first shown that the IMF components of the displacement and velocity responses of a nonlinear elastic structure are numerically close to the nonlinear normal mode (NNM) responses obtained from two-dimensional invariant manifolds. The IMF components can then be used in the context of the NNM method to estimate the properties of the nonlinear elastic structure. A two-degree-of-freedom shear-beam building model is used as an example to illustrate the proposed technique. Numerical results show that combining the EMD and the NNM method provides a possible means for obtaining nonlinear properties in a structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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