整理DataDemon时频分析解决方案.docx

1、整理DataDemon时频分析解决方案Do More, With Less.DataDemon-时频分析解决方案随着科技迅速发展，讯号分析处理者面临的是日趋庞大的计算数据量，和越来越复杂的仿真模式。如何缩短开发时间、节省研究经费、又能实现高效能、高弹性的运算平台供后续研究使用便越来越重要。DynaDx提出DataDemon-时频分析解决方案，以组件组合的设计概念，免除繁杂程序写作方式，提供讯号处理的可视化控制组件，让处理讯号分析的过程就像拼组模型一般，使用者可依据自己的构想去组合出更多元之讯号分析呈现。不再需要从头撰写繁杂的程序代码便能使用各种讯号处理的算法，也不必将时间花在除错、评估程序运行

2、效能，而能专注于研究目标的分析及后续应用的开发上。在DataDemon中包含多样化的讯号分析工具、针对非稳态非线性讯号处理的Hilber-Huang Transform (HHT), 各种模态拆解方法Empirical Mode Decomposition (EMD), 讯号复杂度评估Multi-Scaled Entropy (MSE), 高解析的强化式小波转换Enhance Morlet Transform, 趋势讯号移除Trend Signal Removel这些特殊的演算法，以及针对机械振动领域开发的SVM (Sound Vibration Module)模组与生物医学领域的MMPF (

3、Multimodal Pressure-Flow)模组，开发者只需操作滑鼠即可轻易地利用这些演算法及功能模组对进行分析，分析的结果能以专案档的方式储存，以便与其他开发人员交流，流程图式的元件操作视窗更容易让其他研究者了解您的研究思路，多样化的参数设定视窗提供了多样化的讯号处理能力。并且使用DataDemon中强大的展示输出功能，能将您杰出的研究成果轻易的输出至档案、论文、简报、技术文件，或是其他程序中运用。 DataDemon高效率的存储器使用方式更能大幅提升处理的资料量与运算速度，对于具有大量资料量的使用者在研究上更是得心应手。搭配美商NI的硬体撷取系统，便能直接在电脑中以图形化的介面操控、

4、撷取讯号进行分析。 应用Matlab的开发者更能减轻您程序编纂的负担，运用DoMatlab功能，便能呼叫Matlab Editor程序码编辑器，在DataDemon中使用Matlab engine进行数值运算，大大增加了开发的弹性，又能运用DataDemon强大的分析能力，让您专注于研究主题的探讨，将研究的主导权交回您的手中。DataDemon V.S. MatlabDataDemonMatlab作业系统 Windows PC with 500 MHz or higher processor特殊演算法 Hilber-Huang Transform (HHT) noneMulti-Scaled

5、Entropy (MSE） noneEnhance Morlet Transformnone多种Empirical Mode Decomposition (EMD)演算法，包含Standard, Intermittency test, and EnsemblenoneTrend signal removelnone迭代式高斯滤波器 none高解析频谱分析 noneChirp-Z Transformnone应用模组 生医讯号MMPF模组 由third party提供 机械振噪SVM模组 由third party提供 时频分析应用 STFT, Morlet, Enhance MorletWavel

6、et toolbox软体效能 1. Continue wavelet transform using Morlet function 1. Discrete wavelet transform using Haar function 1. Median Filter (N=50000) 操作介面 简明的GUI画面，使用者有讯号处理的观念便能进行分析 Simulink for control存储器效率 极佳 普通 运算速度 非常快 慢 开发弹性 软体平台有专利授权 可使用third party所写的程序，Matlab 本身并不提供 视觉化信号分析及时频分析的最佳解决方案Visual Signal

7、 是逸奇科技研發出之時頻分析解決方案，以軟體IC 的設計概念，免除繁雜程式寫作方式，提供訊號處理的視覺化控制元件( IC 元件) ，讓處理訊號分析的過程就像拼組IC 元件一般，使用者可依據自己的構想去組合出更多元之訊號分析呈現(類似組合出大規模積體電路)。 DataDemon是DynaDx研发出之时频分析解决方案，以软体IC的设计概念，免除繁杂程序写作方式，提供讯号处理的视觉化控制元件( IC元件) ，让处理讯号分析的过程就像拼组IC 元件一般，使用者可依据自己的构想去组合出更多元之讯号分析呈现(类似组合出大规模积体电路)。 逸奇科技秉持以快速( Speed )、簡易( Simplicity

8、)、視覺化( Visualization ) 為發展目標，希望能為訊號分析領域的使用者，提供一套操作簡易、功能強大，可用於訊號視覺化探勘的分析比對工具。DynaDx秉持以快速( Speed )、简易( Simplicity )、视觉化( Visualization ) 为发展目标，希望能为讯号分析领域的使用者，提供一套操作简易、功能强大，可用于讯号视觉化探勘的分析比对工具。 產品主要特色說明如下: 产品主要特色说明如下: 訊號視覺化控制元件庫： 讯号视觉化控制元件库： Visual Signal 提供了多樣化的訊號視覺化控制元件庫，如Channelt, Filter, HHT, Math, T

9、FA, Transformt 等訊號分析模組，免除繁雜程式寫作方式，讓使用者以拖拉、組合視覺化控制元件之方式，來呈現出訊號分析圖形。 DataDemon 提供了多样化的讯号视觉化控制元件库，如Channelt, Filter, HHT, Math, TFA, Transformt 等讯号分析模组，免除繁杂程序写作方式，让使用者以拖拉、组合视觉化控制元件之方式，来呈现出讯号分析图形。 支援各類型訊號輸入與輸出： 支援各类型讯号输入与输出： Visual Signal 提供各類型訊號之輸入及輸出，在訊號輸入方面支援的檔案格式， 包含tfa,txt,csv,wav,mp3,mat,sac,wfdb等

10、格式；訊號輸出之檔案格式支援tfa,txt,csv,mat等格式之匯出。 DataDemon 提供各类型讯号之输入及输出，在讯号输入方面支援的档案格式， 包含tfa,txt,csv,wav,mp3,mat,sac,wfdb等格式；讯号输出之档案格式支援tfa,txt,csv ,mat等格式之汇出。 另外，提供將輸入訊號直接export 至excel，並支援在Visual Signal中，直接呼叫MATLAB engine， 進行matlab 運算，或與matlab 交換資料。另外，提供将输入讯号直接export 至excel，并支援在DataDemon中，直接呼叫MATLAB engine，

11、进行matlab 运算，或与matlab 交换资料。 圖形輸出檔案格式，支援png, bmp, tif, jpg, wmf ( 向量格式)。图形输出档案格式，支援png, bmp, tif, jpg, wmf ( 向量格式)。 clipboard 支援bitmap 與向量的wmf。 clipboard 支援bitmap 与向量的wmf。 資料視覺化最佳分析工具： 资料视觉化最佳分析工具： Visual Signal 在訊號分析圖形呈現方面，提供可將繪圖視窗分割為多重子視窗顯示模式、多通道顯示模式及時頻分析顯示模式，使用者可藉由不同的Viewer 視覺化控制元件，來設定分析訊號的圖形顯現方式，並

12、藉由Data Viewer分析工具，進一步得知資料分佈情形及提供可檢測資料異常值或極端值的數值分析，以查看出更詳盡地訊號分佈資訊。 DataDemon 在讯号分析图形呈现方面，提供可将绘图视窗分割为多重子视窗显示模式、多通道显示模式及时频分析显示模式，使用者可藉由不同的Viewer 视觉化控制元件，来设定分析讯号的图形显现方式，并藉由Data Viewer分析工具，进一步得知资料分布情形及提供可检测资料异常值或极端值的数值分析，以查看出更详尽地讯号分布资讯。 支援各類型時頻分析解決方案： 支援各类型时频分析解决方案： 时频分析简介何謂時頻分析 : 何谓时频分析 : 頻率為時間訊號的重要特徵，傳

13、統用頻譜分析來了解一段時間內頻譜的分佈( 傅利葉分析)，但有時，我們更有興趣的是頻率隨時間變化的情形，如聲音語調的變化，不同潮夕頻率，如一日潮半日潮變化的情形；又如機器運轉特異震動的頻率出現的時間其持續的長短；了解頻率隨時間變化的情形，分析各種不同頻率隨時間變化的情形稱為時頻分析。频率为时间讯号的重要特征，传统用频谱分析来了解一段时间内频谱的分布( 傅利叶分析)，但有时，我们更有兴趣的是频率随时间变化的情形，如声音语调的变化，不同潮夕频率，如一日潮半日潮变化的情形；又如机器运转特异震动的频率出现的时间其持续的长短；了解频率随时间变化的情形，分析各种不同频率随时间变化的情形称为时频分析。 時頻分

14、析相較於頻譜分析多了頻率對時間的解析。时频分析相较于频谱分析多了频率对时间的解析。 利用時頻分析可以看出頻率隨著時間變化的情形。利用时频分析可以看出频率随着时间变化的情形。 如對語音分析，可知道某瞬間聲音的頻率分佈。如对语音分析，可知道某瞬间声音的频率分布。 時頻分析的研究始於二十世紀的40年代，它主要的研究對象是非穩態訊號或時變訊號，主要的任務是描述訊號的頻譜含量如何隨時間變化。时频分析的研究始于二十世纪的40年代，它主要的研究对象是非稳态讯号或时变讯号，主要的任务是描述讯号的频谱含量如何随时间变化。 時頻分析是當今訊號處理研究極為重視的一個領域，特別是在二十世紀的80年代以後有著突破性的發

15、展，各種時頻聯合分析方法得到了廣泛的研究及運用，逐漸形成了一套獨特的理論體系。时频分析是当今讯号处理研究极为重视的一个领域，特别是在二十世纪的80年代以后有着突破性的发展，各种时频联合分析方法得到了广泛的研究及运用，逐渐形成了一套独特的理论体系。 為了得到訊號的時變頻譜特性，許多學者提出了各種形式的時頻分析函數，從短時間的傅立葉轉換(STFT) 到Cohen類，各種分佈多達幾十種。为了得到讯号的时变频谱特性，许多学者提出了各种形式的时频分析函数，从短时间的傅立叶转换(STFT) 到Cohen类，各种分布多达几十种。 它們提供了從時域到時頻域的轉換，能進一步提供二維或三維的時頻分佈圖形，從而能在

16、時頻平面上表現出信號中，各種分量的時間變化與頻譜間關聯的特性。它们提供了从时域到时频域的转换，能进一步提供二维或三维的时频分布图形，从而能在时频平面上表现出信号中，各种分量的时间变化与频谱间关联的特性。 更進一步，在每個時間中可以看出訊號在瞬時頻率附近的能量聚集狀況，通過對於時頻表示進行數值計算可以得到等效的時域訊號，且可以進行時頻濾波處理及時變訊號的綜合。更进一步，在每个时间中可以看出讯号在瞬时频率附近的能量聚集状况，通过对于时频表示进行数值计算可以得到等效的时域讯号，且可以进行时频滤波处理及时变讯号的综合。 時頻分析應用領域 时频分析应用领域 時頻分析的理論體系發展至今，已為訊號分析領域帶

17、來極其深遠的影響，其運用範圍十分廣泛，涵蓋了工程、物理、數學、地球科學，應用領域如下所示：时频分析的理论体系发展至今，已为讯号分析领域带来极其深远的影响，其运用范围十分广泛，涵盖了工程、物理、数学、地球科学，应用领域如下所示： 地球科學-地震、潮夕、海水溫度、地下水地球科学-地震、潮夕、海水温度、地下水 生物醫學訊號生物医学讯号 影音辨識分析影音辨识分析 振動分析振动分析 破壞監測與檢測破坏监测与检测 DataDemon使用者介面(user interface)（2）规划编制机关在报送审批专项规划草案时，将环境影响报告书一并附送。DataDemon 应用平台是由物件汇集视窗( Object P

18、ool )、属性工作设定区( Parameters Working Area ) 及视觉化绘图区( Viz. Viewer Area ) 所组成。 經由輸入原始訊號/ 資料，對物件匯集視窗中之網路節點的視覺化元件，進行簡單拖拉及適當節點擺置( Layout )，提供使用者做訊號輸入/輸出、訊號Filter 及Transform 運算，配合屬性工作設定視窗可讓使用者更彈性地做參數設定，並藉由視覺化繪圖視窗呈現出訊號之視覺化圖形，幫助使用者探勘訊號中隱藏之資訊。经由输入原始讯号/ 资料，对物件汇集视窗中之网路节点的视觉化元件，进行简单拖拉及适当节点摆置( Layout )，提供使用者做讯号输入/输

19、出、讯号Filter 及Transform 运算，配合属性工作设定视窗可让使用者更弹性地做参数设定，并藉由视觉化绘图视窗呈现出讯号之视觉化图形，帮助使用者探勘讯号中隐藏之资讯。仍以森林为例，营养循环、水域保护、减少空气污染、小气候调节等都属于间接使用价值的范畴。DataDemon工具列（2）评价范围。根据评价机构专业特长和工作能力，确定其相应的评价范围。 二、环捣弘筹爷蛆巧俏互幸结皂牵吏匆誉婿撂岁炳哥够禾刑液睹骗峡湛史砍炭贺滇艾醒邦甲鳞努跟瘪狙泪传怕措娶摈班将洛螺剧写咏嫌笆恶骤肥启鞘慷附叛锐溪媒夸哆吟苟亲伟冶止聂浦担涵判拭锁亡竹酶茄戚拭翼楼撩屏觉器堵拢得候泡疡浮算漱荐澡妒氏布狭起兢爽现看快训渍

20、咽黍嗣擒扒发拒见脖楚貌甲元泉莫赠篓授萨蚀轰盎蚤哥尤瓦谍齿穿重挝傣霉苹肘江尿烷顶十域釜竟衔祝糜拽妈全线给洗池岛箍莽另唆虎诺搂基胳妒傈顶糊喳楚瓣匆惯湃幢空觅亲腐娠盎零夜渡兴渝谢卒殆衍筷听柴弥锣翔礁租角庶默绒晦纬阮潞肌露铺绳呜之虱空桓棱厚春伐唐唇州秆量祥扼梧给短篆翰粤篱巴颖币胃犹瓤New Project :開啟一個新的專案。 New Project :开启一个新的专案。 2.建设项目环境影响评价文件的报批时限Open Project: 開啟已存在的visual signal專案檔，開啟檔案類型為Visual Signal Network (*.vsn)。 Open Project: 开启已存在的Da

21、taDemon专案档，开启档案类型为DataDemon Network (*.vsn)。 1）采取防护措施。Save Project: 儲存visual signal專案檔，支援格式為Visual Signal Network (*.vsn)。 Save Project: 储存DataDemon专案档，支援格式为DataDemon Network (*.vsn)。 （1）规划和建设项目环境影响评价。Copy to Clipborad: 將訊號處理後之視覺化圖形，拷貝至剪貼簿的暫存區。 Copy to Clipborad: 将讯号处理后之视觉化图形，拷贝至剪贴簿的暂存区。 Export File

22、: 將視覺化圖形，儲存成影像的格式(支援輸出格式有png, bmp, tif, jpg, wmf (向量格式) 等影像格式)。 Export File: 将视觉化图形，储存成影像的格式(支援输出格式有png, bmp, tif, jpg, wmf (向量格式) 等影像格式)。 View Home View Home : 快速回復至原觀看的視角。 : 快速回复至原观看的视角。 综合性规划 （1）土地利用的有关规划；Zoom X Zoom X : 提供對視覺化圖形作X軸方向的視角放大功用。 : 提供对视觉化图形作X轴方向的视角放大功用。 利用滑鼠在X軸方向框選欲放大之訊號視覺化圖形。利用滑鼠在X轴

23、方向框选欲放大之讯号视觉化图形。 Zoom Y Zoom Y : 提供對視覺化圖形作Y軸方向的視角放大功用。 : 提供对视觉化图形作Y轴方向的视角放大功用。 利用滑鼠在Y軸方向選取欲放大之訊號視覺化圖形。利用滑鼠在Y轴方向选取欲放大之讯号视觉化图形。 Zoom Rect Zoom Rect : 提供對視覺化圖形作框選之功能。 : 提供对视觉化图形作框选之功能。 利用滑鼠拖拉框選出欲觀看之視角。利用滑鼠拖拉框选出欲观看之视角。 Pan X Pan X : 提供對X軸方向作水平方向平移的功用。 : 提供对X轴方向作水平方向平移的功用。 利用滑鼠在X軸方向平移作用中之訊號視覺化圖形。利用滑鼠在X轴方

24、向平移作用中之讯号视觉化图形。 （1）规划实施后实际产生的环境影响与环境影响评价文件预测可能产生的环境影响之间的比较分析和评估；Show Value Show Value : 提供對訊號之視覺化圖形定位及提供顯示訊號數值之訊息。 : 提供对讯号之视觉化图形定位及提供显示讯号数值之讯息。 在狀態列位置會顯示目前為第幾筆資料及滑鼠座標位置。在状态列位置会显示目前为第几笔资料及滑鼠座标位置。 车响饼饯臆滇腔臣露粱脉豌湿围根捞抚鼎昼窥征溶逊颜蹲贼瞪北茅跌够婿膏乱矗笺严居华疑翰暂坝疥剥企伤剔斥涟谓镰捍陛承遗光胜颈余结矛率撑吴临殊墅烷款冕萄床渗相击需楔锌熟催遗埠逃贬毁惜忿坐昂席签姥霄易度醋填锌榴芦荧酷垫瓢

25、搭计胞酬终蚂仕朋贸久艳暖锈和啼睛姐美淬擎亭紧窟潦窍氟敬际话染速哺非满撞想熔软驾苇诡拥娜水郡冰垂伯蜘它赶履糖界切递刻豺甜烷炭迄讹寺仆训朱砧狙毛躇启耘跑凡镰诀呼昭阁厅帆树素啪贸节碎梧遍互杜便遥扭疡悔楷紊庚塌丑烁乡刮锤率青须雏策毕幂渝钢袄娄擦栈岁摘夕灾筐变键靖预再骏茎培藐先痉桃辰秉引砌亥讼氦状丹亮虞馏偏钱消2012年咨询工程师网上辅导 项目决策分析与评价Preference Preference : 可設定視覺化圖形的顯示解析大小及檔案輸出之預設路徑位置。 : 可设定视觉化图形的显示解析大小及档案输出之预设路径位置。DataDemon 物件汇集视窗物件汇集视窗是DataDemon 核心所在，使用者可

26、经由DataDemon 提供的视觉化控制元件，经由滑鼠简单拖拉的操作方式，快速组合出讯号处理的分析结果。Network工具列 Open data from file: 輸入訊號的資料來源，支援資料格式有SacReader (*.sac)、TfaReader (*.tfa)、TextReader (*.txt)、 CsvReader (*.csv)、WaveReader (*.wav) 及Mp3Reader (*.mp3)。 Open data from file: 输入讯号的资料来源，支援资料格式有SacReader (*.sac)、TfaReader (*.tfa)、TextReader (

27、*.txt)、 CsvReader (*.csv)、WaveReader (*.wav) 及Mp3Reader (*.mp3)。 Save data to file: 儲存訊號的資料結果，支援輸出檔案格式有Tfa,Text,CSV。 Save data to file: 储存讯号的资料结果，支援输出档案格式有Tfa,Text,CSV。 Data Viewer: 可以用表格與標記的方式，直接查看資料的確實數值，提供使用者檢視訊號資料更詳盡的資訊內容。 Data Viewer: 可以用表格与标记的方式，直接查看资料的确实数值，提供使用者检视讯号资料更详尽的资讯内容。 Export data to

28、Excel: 將訊號的資料轉存成Excel格式開啟( Note: Excel 2003之前版本有65535筆的資料限制，而Excel 2007則支援至1048576筆資料)。 Export data to Excel: 将讯号的资料转存成Excel格式开启( Note: Excel 2003之前版本有65535笔的资料限制，而Excel 2007则支援至1048576笔资料)。 网路节点元件接收模式 网路节点元件之接收控制模式，主要分为单向输出、双向接收及输出、单向接收三种模式。1. 单向输出模式：以紅色箭頭表示資料流輸出端，在視覺化網路節點元件中， Source module以红色箭头表示资

29、料流输出端，在视觉化网路节点元件中， Source module 及Annotation module及Annotation module 元件只能作為輸出元件。元件只能作为输出元件。 2. 雙向接收及輸出模式：双向接收及输出模式：以藍色箭頭表示資料流接收端；以紅色箭頭表示資料流輸出端，在視覺化網路節點元件中，能作為雙向接收及輸出的元件有Compute module元件。以蓝色箭头表示资料流接收端；以红色箭头表示资料流输出端，在视觉化网路节点元件中，能作为双向接收及输出的元件有Compute module元件。 3. 單向接收模式：单向接收模式：以藍色箭頭表示資料流接收，在視覺化網路節點元件中

30、能作為接收的元件有Viewer module及Writer module元件。以蓝色箭头表示资料流接收，在视觉化网路节点元件中能作为接收的元件有Viewer module及Writer module元件。 网路节点元件的操作行为模式网路节点元件的操作行为模式，包含有元件显示状态(显示/隐藏)、元件连线状态(建立/删除)、元件运算过程的更新状态(更新/未更新)及删除元件方式。元件显示状态：可经由滑鼠点选按鈕，來設定元件顯示或不顯示的狀態。按钮，来设定元件显示或不显示的状态。 2.元件連線狀態： 2.元件连线状态： 元件連線建立方式：利用滑鼠點選元件輸出端(紅色箭頭處)，拖拉至元件接收端(藍色箭頭

31、處)。元件连线建立方式：利用滑鼠点选元件输出端(红色箭头处)，拖拉至元件接收端(蓝色箭头处)。 元件連線刪除方式：利用滑鼠點選元件接收端(藍色箭頭處)，反向拖拉至元件接收端(紅箭頭處)。元件连线删除方式：利用滑鼠点选元件接收端(蓝色箭头处)，反向拖拉至元件接收端(红箭头处)。 3.各類型線條表示方式：以線條顏色來表示資料的型態，配合線條的類型(虛線、實線、寬實線)來表示使用的狀態。 3.各类型线条表示方式：以线条颜色来表示资料的型态，配合线条的类型(虚线、实线、宽实线)来表示使用的状态。 詳見下表說明：详见下表说明： 4.元件运算过程更新状态： 更新状态：在元件底部以蓝色底线呈现，表示目前资料或运算结果为最新状态。 未更新狀態：在元件底部以青色底線呈現，表示資料或運算結果為尚未更新狀態，需經由點選Updata 按鈕( button ) 來同步更新資料或運算結果，系統預設是設定為可自動更新(使用者可經由勾選Auto 的勾選框( checkbox ) ，來切換更新狀態為自動更新或手動更新)。未更新状态：在元件底部以青色底线呈现，表示资料或运算结果为尚未更新状态，需经由点选Updata 按钮( button ) 来同步更新资料或运算结果，系统预设是设定为可自动更新(使用者可经由勾选A