[發(fā)明專利]一種時(shí)頻圖特征數(shù)據(jù)點(diǎn)抓取與處理方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010879542.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN112084907B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣秉宏;高博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 高博

本發(fā)明公開了一種時(shí)頻圖特征數(shù)據(jù)點(diǎn)抓取與處理方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及設(shè)備，對(duì)原信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制原信號(hào)的時(shí)頻圖，并保留繪制時(shí)頻圖時(shí)所用到的數(shù)據(jù)；設(shè)定能量閾值，對(duì)時(shí)頻圖及繪制時(shí)頻圖所依據(jù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)篩選，舍去時(shí)頻圖中能量低于設(shè)定能量閾值的數(shù)據(jù)點(diǎn)；對(duì)保留的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行聚類，得到若干數(shù)據(jù)點(diǎn)簇并篩除，完成數(shù)據(jù)點(diǎn)抓取；對(duì)保留數(shù)據(jù)點(diǎn)簇的每一簇中的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到每一簇對(duì)應(yīng)的特征曲線的擬合曲線及方程，完成數(shù)據(jù)點(diǎn)處理。本發(fā)明對(duì)機(jī)械震動(dòng)信號(hào)、聲音信號(hào)等不同物理信號(hào)處理得到的結(jié)果，可作為反映振動(dòng)中重要特征信號(hào)波形特點(diǎn)的重要依據(jù)，用于閾值相關(guān)的機(jī)械故障診斷、聲波分析等領(lǐng)域中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算物理學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種時(shí)頻圖特征數(shù)據(jù)點(diǎn)抓取與處理方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及設(shè)備，以機(jī)器學(xué)習(xí)中聚類方法為基礎(chǔ)，從時(shí)頻圖中提取并分析多條特征曲線上數(shù)據(jù)點(diǎn)。

背景技術(shù)

在物理與工程研究中，經(jīng)常需要研究某一段信號(hào)(如聲音、電磁信號(hào))中的一個(gè)或多個(gè)特征信號(hào)(即在任一時(shí)刻頻率單一且與時(shí)間存在某種關(guān)系的信號(hào))頻率隨時(shí)間變化的關(guān)系。進(jìn)行此類研究的一個(gè)通用方法是先利用相關(guān)軟件繪制該信號(hào)的時(shí)頻圖，然后分析時(shí)頻圖上的特征曲線(時(shí)頻圖上反應(yīng)特征信號(hào)頻率隨時(shí)間變化的一條曲線，通常具有反映高能量分布的亮色)。分析特征曲線時(shí)，需要抓取該曲線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)并進(jìn)行擬合(以下稱這些數(shù)據(jù)點(diǎn)為“特征數(shù)據(jù)點(diǎn)”)，進(jìn)而得到特征曲線的擬合方程。該擬合方程既是時(shí)頻圖中特征曲線的近似描述，也直接反映了特征信號(hào)頻率隨時(shí)間變化的關(guān)系，是研究特征信號(hào)的重要數(shù)據(jù)參考。

一般分析與擬合時(shí)頻圖中特征曲線時(shí)抓取數(shù)據(jù)點(diǎn)的主要方式為人工抓取。這種低效的數(shù)據(jù)點(diǎn)抓取方法所抓取到數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量不可能很高，導(dǎo)致最終擬合曲線方程的精度降低。此外，人工數(shù)據(jù)點(diǎn)抓取需要耗費(fèi)大量人工成本且效率低下，且高額的時(shí)間成本使其不適合進(jìn)行大數(shù)據(jù)量時(shí)頻圖的分析，尤其是對(duì)含有多條特征曲線(如5條以上)的時(shí)頻圖進(jìn)行分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種時(shí)頻圖特征數(shù)據(jù)點(diǎn)抓取與處理方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及設(shè)備，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的特征曲線擬合結(jié)果精度低下，需數(shù)據(jù)點(diǎn)提取的人工與時(shí)間成本高，且分析數(shù)據(jù)量存在限制的問題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種時(shí)頻圖特征數(shù)據(jù)點(diǎn)抓取與處理方法，包括以下步驟：

S1、對(duì)原信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制原信號(hào)的時(shí)頻圖，并保留繪制時(shí)頻圖時(shí)所用到的數(shù)據(jù)；

S2、設(shè)定能量閾值，對(duì)步驟S1的時(shí)頻圖及繪制時(shí)頻圖所依據(jù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)篩選，舍去時(shí)頻圖中能量低于設(shè)定能量閾值的數(shù)據(jù)點(diǎn)；

S3、對(duì)步驟S2保留的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行聚類，得到若干數(shù)據(jù)點(diǎn)簇；

S4、對(duì)步驟S3得到的若干數(shù)據(jù)點(diǎn)簇進(jìn)行篩除，完成數(shù)據(jù)點(diǎn)抓取；

S5、對(duì)步驟S4保留數(shù)據(jù)點(diǎn)簇的每一簇中的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到每一簇對(duì)應(yīng)的特征曲線的擬合曲線及方程，完成數(shù)據(jù)點(diǎn)處理，所得到的特征曲線反映特征信號(hào)頻率隨時(shí)間的變化，用于機(jī)械故障診斷。

具體的，步驟S1中，保留的數(shù)據(jù)包括各數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間、頻率和能量數(shù)據(jù)。

具體的，步驟S2中，保留特征曲線上5％～20％的數(shù)據(jù)點(diǎn)，舍去其他數(shù)據(jù)。

具體的，步驟S3中，對(duì)步驟S2篩選的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行聚類，分為若干含有有效數(shù)據(jù)點(diǎn)占總數(shù)據(jù)量10％以上的簇，以及若干由無效數(shù)據(jù)點(diǎn)組成的，占總數(shù)據(jù)量1％以下的簇。

具體的，步驟S4中，保留步驟S3中所有含有有效數(shù)據(jù)點(diǎn)的簇，舍去所有含有無效數(shù)據(jù)點(diǎn)的簇。

具體的，步驟S5中，采用待定系數(shù)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合。