2010年--外文翻译-- 自适应结构元素广义形态滤波器在振动信号去噪中的应用（译文）

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1、中文 3560 字 英 文 翻 译 题 目 : Application of Adaptive Structure Element for Generalized Morphological Filtering in Vibration Signal De-noising 1 自适应结构元素广义形态滤波器 在振动信号去噪中的应用 2,1张文斌 1王红军 2滕瑞静 *1徐少坤 1. 红河学院工程学院 2. 浙江大学机电工程系 ECHHU DMEZJU 蒙自，云南， 661100，中国 杭州， 310027，中国 *通讯方式：电 话： 086-0837-3694070，邮箱： 摘 要 针对故障特

2、征总是被隐藏在强噪声背景振动信号中的现象，提出了一种基于广义形态滤波自适应结构元素的新的去噪方法。首先，选择正弦结构元素，并且根据振动信号的特征定义长度尺寸和高度尺寸。然后，峰值间隔和峰高度被信号的局部特征定义，并且正弦结构元素的高度尺寸和长度尺寸由自适应方法得到。最终，被中断的振动信号通过由一个小，一个大的自适应结构元素级联的广义形态滤波器进行去噪。这种方法克服了当前形态滤波器的随机选择性，结构 元素是在非人工干预下由信号的局部特征自适应得到。实验及仿真结果表明，该方法具有更好的去噪效果。 关键词： 广义形态滤波；自适应结构元素；去噪；振动信号 1 绪论 信号处理技术是状态监测与旋转机械故障

3、诊断的核心。在实际测试中，测试获得的振动数据始终包含各种干扰；如何降低噪音和提高信噪比是机械前故障诊断的核心。最近，随着小波分析和奇异值分解的应用 1-2，去噪技术已经取得了巨大的成就，但是，这两种技术的一些缺点影响了去噪效果，比如，门槛的不确定性和奇异值选择。 数学形态学是基于集合论和积分几 何学与图像几何形状有关的学科 3。其过滤的想法是基于几何结构的滤波信号，通过移动预定义的结构元素来匹配和调整信号的奇异部分 4。文献 5成功运用形态学滤波消除旋转机械振动信号中的噪声。文献 6和 7介绍了广义形态滤波在振动信号去噪的应用。但是，由于当 2 前形态滤波器的选择随机性，如何在实际应用中自适应

4、地选择结构元素是当前的形态学研究的热点。 针对旋转机械的特性，一种新的方法提出了广义形态滤波自适应结构元素。基于信号的局部峰值特征，一小一大的自适应结构元素级联得到广义形态滤波器。实验仿真结果表明，这种新 方法能比传统形态滤波器获得更好的消噪效果。 2 形态变换和广义形态滤波的基本概念 形态学滤波器由不同的形态变换构成。首先，介绍一些重要的形态变换。 膨胀和腐蚀是最基本的两个形态变换。 膨胀变换用于扩大目标对象和收缩孔，腐蚀变换是用来缩小所述目标对象和扩大孔。用 f(x)和 g(x)表示一维输入信号和结构元素， F=0， 1， .， N-1,G=0， 1， .， M-1表示在信号 f 和 g

5、信号在集上的定义， N M.信号 f 和 g 的膨胀和腐蚀被定义如下， )()(m a x)( 1, . . . ,1,0 mgmnfngf Mm ）（ ）（ MNn ,.,1,0 (1) )()(m in)( 1, . . .1,0 mgmnfngf Mm ）（ 2,.,1,0 MNn (2) 表示膨胀变换， 表示腐蚀变换。 通常，膨胀和腐蚀不是相互的倒数。他们可以通过级联被组合成新的变换，如果先腐蚀后膨胀，这种级联变换是开运算，相反是闭运算，这些变换可以通过使用下面的公式分别计算 )()( nggfngf ）（ （ 3） )()( nggfngf ）（ （ 4） 表示开运算， 表示闭运算。 通过椭圆结构元素 g 对 信号 f 的开闭运算结果示于图 1 (a) 开运算结果 3 （ b） 闭运算结果 图 1.椭圆结构元素 g 对信号 f 开闭运算结果 从图 1（ a） 所示，当在 g 紧挨 f 下方移动， f 不与 g 接触的部分将落入 g 的上边缘，因此，开运算可以用于去除信号中的峰值，从图 1（ b） 所示，当 g 紧挨 f 上方移动， f 不与