The accuracy and integrity of stress data acquired by bridge heath monitoring system is of significant importance for bridge safety assessment. However, the missing and abnormal data are inevitably existed in a realistic monitoring system. This paper presents a data reconstruction approach for bridge heath monitoring based on the wavelet multi-resolution analysis and support vector machine (SVM). The proposed method has been applied for data imputation based on the recorded data by the structural health monitoring (SHM) system instrumented on a prestressed concrete cable-stayed bridge. The effectiveness and accuracy of the proposed wavelet-based SVM prediction method is examined by comparing with the traditional autoregression moving average (ARMA) method and SVM prediction method without wavelet multi-resolution analysis in accordance with the prediction errors. The data reconstruction analysis based on 5-day and 1-day continuous stress history data with obvious preternatural signals is performed to examine the effect of sample size on the accuracy of data reconstruction. The results indicate that the proposed data reconstruction approach based on wavelet multi-resolution analysis and SVM is an effective tool for missing data imputation or preternatural signal replacement, which can serve as a solid foundation for the purpose of accurately evaluating the safety of bridge structures.
Moghaddam, Amir Bazrafshan;Bagheripour, Mohammad H.
Earthquakes and Structures
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v.3
no.6
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pp.839-852
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2012
Earthquake records are often analyzed in various earthquake engineering problems, making time-frequency analysis for such records of primary concern. The best tool for such analysis appears to be based on wavelet functions; selection of which is not an easy task and is commonly carried through trial and error process. Furthermore, often a particular wavelet is adopted for analysis of various earthquakes irrespective of record's prime characteristics, e.g. wave's magnitude. A wavelet constructed based on records' characteristics may yield a more accurate solution and more efficient solution procedure in time-frequency analysis. In this study, a low-pass reconstruction filter is obtained for each earthquake record based on multi-resolution decomposition technique; the filter is then assigned to be the normalized version of the last approximation component with respect to its magnitude. The scaling and wavelet functions are computed using two-scale relations. The calculated wavelets are highly efficient in decomposing the original records as compared to other commonly used wavelets such as Daubechies2 wavelet. The method is further advantageous since it enables one to decompose the original record in such a way that a clear time-frequency resolution is obtained.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.8
s.179
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pp.2100-2107
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2000
The wavelet theory is relatively a new development and now acquires popularity and much interest in many areas including mathematics and engineering. This work presents an adaptive wavelet method for a numerical solution of partial differential equations in a collocation sense. Due to the multi-resolution nature of wavelets, an adaptive strategy can be easily realized it is easy to add or delete the wavelet coefficients as resolution levels progress. Typical wavelet-collocation methods use interpolating wavelets having no vanishing moment, but we propose a new wavelet-collocation method on modified interpolating wavelets having 2 vanishing moments. The use of the modified interpolating wavelets obtained by the lifting scheme requires a smaller number of wavelet coefficients as well as a smaller condition number of system matrices. The latter property makes a preconditioned conjugate gradient solver more useful for efficient analysis.
This study investigates the use of time-frequency coherence analysis for detecting and evaluating coherent "structures" of surface pressures and wind turbulence components, simultaneously on the time-frequency plane. The continuous wavelet transform-based coherence is employed in this time-frequency examination since it enables multi-resolution analysis of non-stationary signals. The wavelet coherence quantity is used to identify highly coherent "events" and the "coherent structure" of both wind turbulence components and surface pressures on rectangular prisms, which are measured experimentally. The study also examines, by proposing a "modified" complex Morlet wavelet function, the influence of the time-frequency resolution and wavelet parameters (i.e., central frequency and bandwidth) on the wavelet coherence of the surface pressures. It is found that the time-frequency resolution may significantly affect the accuracy of the time-frequency coherence; the selection of the central frequency in the modified complex Morlet wavelet is the key parameter for the time-frequency resolution analysis. Furthermore, the concepts of time-averaged wavelet coherence and wavelet coherence ridge are used to better investigate the time-frequency coherence, the coherently dominant events and the time-varying coherence distribution. Experimental data derived from physical measurements of turbulent flow and surface pressures on rectangular prisms with slenderness ratios B/D=1:1 and B/D=5:1, are analyzed.
Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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v.12
no.2
s.29
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pp.61-66
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2004
By the advent of the high-resolution Satellite imagery, there are increasing needs in image mosaicking technology which can be applied to various application fields such as GIS(Geographic Information system). To mosaic images, various methods such as image matching and histogram modification are needed. In this study, automated image mosaicking is performed using image matching method based on the multi-resolution wavelet analysis(MWA). Specifically, both area based and feature based matching method are embedded in the multi-resolution wavelet analysis to construct seam line.; seam points are extracted then polygon clipping method are applied to define overlapped area of two adjoining images. Before mosaicking, radiometric correction is proceeded by using histogram matching method. As a result, mosaicking area is automatically extracted by using polygon clipping method. Also, seamless image is acquired using multi-resolution wavelet analysis.
So far, The methods for identifying the parameters of some region or material have been developed. This paper describes a new method for electric resistivity reconstruction using multi-resolution property of wavelet. The outputs of the potential electrodes are computed using two dimensional FEM in the wave number space by Fourier transforming the governing equation. The resistance distribution in the region of interests, which makes the computed potential distribution coincide with the measured potential, is found by minimizing the objective function using an optimization method. Multi-resolution analysis introduced in this paper will be proved to be the proper method in the viewpoint of effectivity and time-consuming by the numerical results.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TE
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v.39
no.4
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pp.363-369
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2002
In this paper, it could improved on the arbitrary nonlinear function learning approximation which have the wavelet neural network based on Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System(ANFIS) and the multi-resolution Analysis(MRA) of the wavelet transform. ANFIS structure is composed of a bell type fuzzy membership function, and the wavelet neural network structure become composed of the forward algorithm and the backpropagation neural network algorithm. This wavelet composition has a single size, and it is used the backpropagation algorithm for learning of the wavelet neural network based on ANFIS. It is confirmed to be improved the wavelet base number decrease and the convergence speed performances of the wavelet neural network based on ANFIS Model which is using the wavelet translation parameter learning and bell type membership function of ANFIS than the conventional algorithm from 1 dimension and 2 dimension functions.
Wavelet scheme can be applied to the various remote sensing problems: conventional multi-resolution image analysis, compression of large image sets, fusion of heterogeneous sensor image and segmentation of features. In this study, we attempted wavelet-based filtering and its analysis. Traditionally, statistical methods and adaptive filter are used to manipulate noises in the image processing procedure. While we tried to filter random noise from optical image and radar image using Discrete Wavelet Transform (DW1) and Stationary Wavelet Transform (SW1) and compared with existing methods such as median filter and adaptive filter. In result, SWT preserved boundaries and reduced noises most effectively. If appropriate thresholds are used, wavelet filtering will be applied to detect road boundaries, buildings, cars and other complex features from high-resolution imagery in an urban environment as well as noise filtering
A novel finite element (FE) model updating method based on multi-resolution analysis (MRA) is proposed. The true stiffness of the FE model is considered as the superposition of two pieces of stiffness information of different resolutions: the pre-defined stiffness information and updating stiffness information. While the resolution of former is solely decided by the meshing density of the FE model, the resolution of latter is decided by the limited information obtained from the experiment. The latter resolution is considerably lower than the former. Second generation wavelet is adopted to describe the updating stiffness information in the framework of MRA. This updating stiffness in MRA is realized at low level of resolution, therefore, needs less number of updating parameters. The efficiency of the optimization process is thus enhanced. The proposed method is suitable for the identification of multiple irregular cracks and performs well in capturing the global features of the structural damage. After the global features are identified, a refinement process proposed in the paper can be carried out to improve the performance of the MRA of the updating information. The effectiveness of the method is verified by numerical simulations of a box girder and the experiment of a three-span continues pre-stressed concrete bridge. It is shown that the proposed method corresponds well to the global features of the structural damage and is stable against the perturbation of modal parameters and small variations of the damage.
The wavelet and semivariogram analysis method are used to identify the city landscape and farmland landscape pattern on the 1m resolution IKONOS images. The results prove that wavelet method is a potential way for landscape pattern analysis. Compared to semivariogram analysis, Wavelet analysis can not only detect the overall spatial pattern, but also find multi-scale and direction structures. In this experiment, the wavelet analysis results indicate: (1) the city landscape image is mainly composed of three level structures whose spatial pattern characters appear at 2m, 16m, 128m and 256m accordingly; (2) the farmland landscape is mainly two scale spatial patterns appearing at the 2m, 128m and 256m. IKONOS Remote sensing, with the high spatial and spectral information, is a powerful tool that can use in many ecological systems research and sustainable management.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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