专利摘要

本发明公开了基于LoG算子和Grubbs检验的时频脊线提取方法，该方法采用短时傅里叶变换将原始信号转换为时频谱图，采用LoG检测算法获得多条脊带，采用Grubbs检验排除每条脊带的异常值，通过叠加构建一条具有完整清晰边缘的合成脊带，采用Grubbs检验排除合成脊带的异常值，计算合成脊带的均值曲线，对均值曲线进行平滑处理，计算该平滑均值曲线在95%置信水平上的置信区间，将平滑均值曲线及其置信区间映射到目标脊线上，得到目标脊线的参考线和局部搜索区间，采用非延迟代价函数提取目标脊线。本发明适合于估计复杂多分量变频信号的瞬时频率，克服了传统方法在机械振动信号瞬时频率估计中的缺陷，估计结果的准确度和精确度高，便于工程应用。

权利要求

1.基于LoG算子和Grubbs检验的时频脊线提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采用短时傅里叶变换算法将信号x（k）k=1, 2, …,N转换为时频谱图，N代表信号的长度；

步骤2：从时频谱图中选取一块至少包含两条脊带且信噪比大于80dB的区域，采用LoG检测算法将该局部区域转换成二值图像，二值图像包含多条脊带；

步骤3：采用Grubbs检验算法排除每条脊带上下边缘的异常值；

步骤4：将上述多条脊带按照相互之间的运动学比例关系叠加到其中一条轮廓最完整的脊带上，构建一条具有完整清晰边缘的合成脊带；

步骤5：采用Grubbs检验算法排除上述合成脊带上下边缘的异常值；

步骤6：计算上述合成脊带的均值曲线，采用五点三次平滑算法对均值曲线进行平滑处理，得到平滑均值曲线，计算该平滑均值曲线在95%置信水平上的置信区间；

步骤7：将上述平滑均值曲线及其置信区间按照平滑均值曲线与待估计目标脊线之间的运动学比例关系映射到目标脊线上；

步骤8：将映射后的平滑均值曲线作为目标脊线的参考线，将映射后的置信区间作为目标脊线的局部搜索区间；

步骤9：采用非延迟代价函数在每个时刻所对应的局部搜索区间内搜索脊点，确定每个时刻所对应的瞬时频率，最后得到整个时间区间上的瞬时频率：

步骤9中非延迟代价函数包括以下步骤：

1）第k个时刻所对应的局部搜索区间FBk 定义为

，

fk(pmc)代表映射后的平滑均值曲线在第k个时刻的值，代表映射后的平滑均值曲线置信区间在第k个时刻宽度的一半，m代表目标脊线的长度；

2）第k个时刻所对应的非延迟代价函数CFk定义为：

,

，

fk(i) 代表在FBk范围内所取的频率值，TF(tk, fk)代表TF(t, f)在第k个时刻的值，tk代表t在第k个时刻的值，fk代表f在第k个时刻的值，ek代表权重因子；

瞬时频率估计值与实测值之间的最大相对误差为0.835%，平均相对误差为0.071%。

2.根据权利要求1所述的基于LoG算子和Grubbs检验的时频脊线提取方法，其特征在于，所述步骤1中短时傅里叶变换算法包括以下步骤：

1）对信号x（k）进行短时傅里叶变换：

，

TF(t, f)代表信号x（k）的短时傅里叶变换结果，t代表时间因子，f代表尺度因子，函数w(z)代表自变量为z的窗口函数；

2）计算信号x（k）的时频谱：

，

spectrogram(t, f)代表x（k）的时频谱。

3.根据权利要求1所述的基于LoG算子和Grubbs检验的时频脊线提取方法，其特征在于，所述步骤2中LoG检测算法包括以下步骤：

1) 采用高斯滤波器对原始图像I(x, y)进行平滑滤波：

，

Gσ(x, y)代表标准差为σ的高斯核函数，L(x, y)代表经高斯滤波后的图像，x代表图像的时间点，y代表图像的频率点，*代表卷积计算；

2) 对L(x, y)执行Laplacian运算：

,

代表L(x, y)经Laplacian运算后得到的结果；

3) 设定一个合适的阈值，如果图像上某一个点(x, y)所对应的大于该阈值，则判定该点为边缘。

4.根据权利要求1所述的基于LoG算子和Grubbs检验的时频脊线提取方法，其特征在于：所述步骤3中Grubbs检验算法包括以下步骤：

1）对信号xn n=1, 2, …,N，建立Grubbs检验统计量 ， 代表样本均值，σ代表样本标准差，N代表样本长度；

2）设定显著性水平为α，根据概率公式确定g0(N, α)，g0(N, α)代表数据长度为N，显著性水平为α所对应的Grubbs临界值；

3) 如果, b=1, 2, …,N，则剔除xb。

说明书

本发明是申请号2017106085670，申请日2017年7月24日，发明名称“基于LoG算子和Grubbs检验的瞬时频率估计方法”的分案申请。

基于LoG算子和Grubbs检验的时频脊线提取方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。