深度残差收缩网络(从信号降噪的角度进行理解)

article/2025/7/22 10:08:02

本文探讨了深度残差收缩网络的另一种理解方式。

传统信号降噪算法的常见步骤是:

① 采用某种信号变换方法(例如小波、经验模态分解),将含噪信号变换到另外一种形态(例如小波系数、本征模态分量等)。在这些形态中的某些部分,接近于0的是噪声特征,幅值较大的是有用特征。

② 然后,采用软阈值化,将噪声特征置为0。

③ 最后,进行信号的反变换,获得降噪后的信号。

但是,如何保证在变换形态中,故障成分的幅值较大,噪声成分的幅值接近0呢?

如何选取软阈值化的阈值呢?

这需要大量信号处理方面的专业知识和经验。

如果换了一段信号,又需要重新设计信号变换方法,重新选择阈值,非常麻烦。

人力成本是很高的。

在信号降噪的过程中,一旦将故障信号滤掉了,就会导致后续算法的彻底失败。

 因此,传统的“信号降噪+特征提取”的思路是有问题的。 

针对上述问题,可以采用信号降噪、特征提取及诊断进行一体化的方法,这就是深度残差收缩网络

前面卷积层的参数被初始化成随机数,然后端对端地进行优化,从而可以具备将冗余噪声特征变换到0附近的能力。

阈值τ通过一个特殊设计的子网络进行自动设置。

深度残差收缩网络的具体思路如下图所示:

深度残差收缩网络的阈值设置部分的子网络,是与Squeeze-and-Excitation Network(SENet)存在显著差异的。

SENet是获取一组权重,在0-1之间即可。但是深度残差收缩网络里的阈值,可不是那么简单,不是0-1之间的。仔细观察它的子网络,会发现,是经过特殊设计的,保证了阈值取值范围的合理性。

不仅保证了阈值为正数,而且不会太大,不会导致软阈值化的所有输出都是0。

参考:

10分钟看懂深度残差收缩网络

论文原文:

M. Zhao, S. Zhong, X. Fu, B. Tang, M. Pecht, Deep residual shrinkage networks for fault diagnosis, IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 16, no. 7, pp. 4681-4690, 2020.

论文原文:Deep Residual Shrinkage Networks for Fault Diagnosis | IEEE Journals & Magazine | IEEE Xplore

相关代码:https://github.com/zhao62/Deep-Residual-Shrinkage-Networks


http://chatgpt.dhexx.cn/article/0tw7jWOE.shtml

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