Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.13
no.12
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pp.2671-2676
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2009
Empirical mode decomposition (EMD) is new time-frequency analysis method to decompose the signal adaptively and efficiently. The key idea of EMD is to decompose the signal into a set of functions defined by the signal itself, named Intrinsic Mode Functions (IMFs), which preserve the inherent properties of the original signal. Since the decomposition is based on the local time scale of the signal, it is not only applicable to nonlinear and non-stationary processes but also useful in biomedical signals like electrocardiogram (ECG). Traditional low-pass filter uses fourier transform to analysis signal in frequency domain, but EMD is filtered to maintain signal properties in time domain. This paper performed signal decomposition and filtering for noisy ECGs using EMD method. The proposed method is presented and compared with traditional low-pass filter by two performance indices. Our results show effectiveness for enhancement of the noisy ECG waveforms.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.15
no.2
s.95
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pp.192-198
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2005
Empirical mode decomposition(EMD) method has been recently proposed to analyze non-linear and non-stationary data. This method allows the decomposition of one-dimensional signals into intrinsic mode functions(IMFs) and is used to calculate a meaningful multi-component instantaneous frequency. In this paper, it is assumed that each mode of damped vibration signal could be well separated in the form of IMF by EMD. In this case, we can have a new powerful method to calculate natural frequencies and dampings from damped vibration signal which usually has multiple modes. This proposed method has been verified by both simulation and experiment. The results by EMD method whichhas used only output vibration data are almost identical to the results by FRF method which has used both input and output data, thereby proving usefulness and accuracy of the proposed method.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.24
no.9
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pp.675-681
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2014
This paper proposes a fault diagnosis system for an induction motor. This system uses empirical mode decomposition(EMD) to extract fault signatures and multi-layer perceptron(MLP) neural network to facilitate an accurate fault diagnosis. EMD can not only decompose a signal adaptively but also provide intrinsic mode functions(IMFs) containing natural oscillatory modes of the signal. However, every IMF does not represent fault signature, an IMF selection algorithm based on harmonics and their energy of each IMF is proposed. The selected IMFs are utilized for fault classification using MLP and this system shows approximately 98 % diagnosis accuracy for the fault vibration signal of the induction motor.
This paper presents an efficient version of Hilbert-Huang transform for nonlinear non-stationary systems analyses. An ensemble empirical mode decomposition (EEMD) is introduced to alleviate the problem of mode mixing between intrinsic mode functions (IMFs) decomposed by EMD. Yet the problem has not been fully resolved when a signal of a similar scale resides in different IMF components. Instead of using a trial and error method to select the "best" outcome generated by EEMD, a hybrid algorithm based on EEMD and EMD is proposed for multi-mode signal processing. The developed approach comprises the steps from a bandpass filter design for regrouping modes of the IMFs obtained from EEMD, to the mode extraction using EMD, and to the assessment of each mode in the marginal spectrum. A simulated two-mode signal is tested to demonstrate the efficiency and robustness of the approach, showing average relative errors all equal to 1.46% for various noise levels added to the signal. The developed approach is also applied to a real bridge structure, showing more reliable results than the pure EMD. Discussions on the mode determination are offered to explain the connection between modegrouping form on the one hand, and mode-grouping performance on the other.
The dynamic structural responses are sensitive to the time-frequency content of seismic waves, and seismic input motions in time-history analysis are usually required to be compatible with design response spectra according to nuclear codes. In order to generate spectra-compatible input motions while maintaining the intrinsic non-stationarity of seismic waves, an improved time-domain approach is proposed in this paper. To maintain the nonstationary characteristics of the given seismic waves, a new time-frequency envelope function is constructed using the Hilbert amplitude spectrum. Based on the intrinsic mode functions (IMFs) obtained from given seismic waves through variational mode decomposition, a new corrective time history is constructed to locally modify the given seismic waves. The proposed corrective time history and time-frequency envelope function are unique for each earthquake records as they are extracted from the given seismic waves. In addition, a dimension reduction iterative technique is presented herein to simultaneously superimpose corrective time histories of all the damping ratios at a specific frequency in the time domain according to optimal weights, which are found by the genetic algorithm (GA). Examples are presented to show the capability of the proposed approach in generating spectra-compatible time histories, especially in maintaining the nonstationary characteristics of seismic records. And numerical results reveal that the modified time histories generated by the proposed method can obtain similar dynamic behaviors of AP1000 nuclear power plant with the natural seismic records. Thus, the proposed method can be efficiently used in the design practices.
Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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2014.01a
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pp.89-92
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2014
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.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2006.05a
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pp.1450-1454
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2006
Empirical mode decomposition (EMD) is applied to analyze time series characterized with nonlinearity and nonstationarity. This decomposition could be utilized to construct finite and small number intrinsic mode functions (IMF) that describe complicated time series, while admitting the Hilbert transformation properties. EMD has the capability of being adaptive, capture local characteristics, and applicable to nonlinear and nonstationary processes. Unlike discrete wavelet transform (DWT), IMF eliminates spurious harmonics and retains meaningful instantaneous frequencies. Examples based on data representing natural phenomena are given to demonstrate highlight the power of this method in contrast and comparison of other ones. A presentation of the energy-frequency-time distribution of these signals found to be more informative and intuitive when based on Hilbert transformation.
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.22
no.2
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pp.159-172
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2015
This paper considers the problem of reconstructing an underlying signal from noisy data. This paper presents a reconstruction method based on synchrosqueezed wavelet transform recently developed for multiscale representation. Synchrosqueezed wavelet transform based on continuous wavelet transform is efficient to estimate the instantaneous frequency of each component that consist of a signal and to reconstruct components. However, an objective selection method for the optimal number of intrinsic mode type functions is required. The proposed method is obtained by coupling the synchrosqueezed wavelet transform with cross-validation scheme. Simulation studies and musical instrument sounds are used to compare the empirical performance of the proposed method with existing methods.
In this paper, an adaptive MEMD based modal identification technique for linear time-invariant systems is proposed employing multiple vibration measurements. Traditional empirical mode decomposition (EMD) suffers from mode-mixing during sifting operations to identify intrinsic mode functions (IMF). MEMD performs better in this context as it considers multi-channel data and projects them into a n-dimensional hypercube to evaluate the IMFs. Using this technique, modal parameters of the structural system are identified. It is observed that MEMD has superior performance compared to its traditional counterpart. However, it still suffers from mild mode-mixing in higher modes where the energy contents are low. To avoid this problem, an adaptive filtering scheme is proposed to decompose the interfering modes. The Proposed modified scheme is then applied to vibrations of a reinforced concrete road bridge. Results presented in this study show that the proposed MEMD based approach coupled with the filtering technique can effectively identify the parameters of the dominant modes present in the structural response with a significant level of accuracy.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.11a
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pp.699-704
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2004
Empirical mode decomposition(EMD) method has been recently proposed to analyze non-linear and non-stationary data. This method allows the decomposition of one-dimensional signals into intrinsic mode functions(IMFs) and is used to calculate a meaningful multi-component instantaneous frequency. In this paper, it is assumed that each mode of damped vibration signal could be well separated in the form of IMF by EMD. In this case, we can have a new powerful method to calculate natural frequencies and dampings from damped vibration signal which usually has multiple modes. This proposed method has been verified by both simulation and experiment. The result by EMD method which has used only output vibration data is almost identical to the result by FRF method which has used both input and output data, thereby proving usefulness and accuracy of the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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