Original title: Boundary effects in signal processing: From classical problems to new opportunities
Translated title: Boundary effects in signal processing: From classical problems to new opportunities
Authors: Popoola, Seyi James ; Druckmüllerová, Hana (referee) ; Cicone, Antonio (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2023
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Tato práce se zaměřuje na hraniční problémy při rozkladu signálů. Problematika hranic klasických metod byla rozsáhle studována, ale v posledních několika desetiletích byla představena nová generace metod. Implementace těchto nových metod má potenciál produkovat efektivním způsobem přesnější, flexibilnější a interpretovatelné výsledky, které mohou pomoci posunout výzkum v reálných aplikacích v různých oblastech. Hraniční problémy pro tyto techniky byly studovány teprve nedávno. Dosud zveřejněné výsledky ukazují, že tyto metody mají svá omezení a předpoklady, které je třeba pečlivě zvážit, aby se předešlo možnému zneužití. V této studii identifikujeme a řešíme hlavní překážky spojené s používáním těchto nových metod a poskytujeme také doporučení, jak je co nejefektivněji využít. Abychom dále ilustrovali možné důsledky nesprávného použití, provádíme komplexní zkoumání jejich aplikace na skutečná data a provádíme numerické simulace. Nakonec navrhujeme soubor osvědčených postupů pro optimalizaci výkonu těchto technik v kontextu rozkladu signálu. Zásadním návrhem je použít před aplikací jakékoli metody rozkladu techniku rozšíření signálu jako prostředek ke zmírnění hraničních efektů. This thesis focuses on boundary issues in the decomposition of signals. Classical methods boundary issues have been studied extensively, but a new generation of methods has been introduced in the last couple of decades. The implementation of these novel methods has the potential to produce in an efficient way more accurate, flexible, and interpretable results, which can help advance research in real-life applications in various fields. Boundary issues for these techniques have been studied only recently. The results published so far shows that these methods have limitations and assumptions that need to be carefully considered to avoid potential misuse. In this study, we pinpoint and tackle the major obstacles associated with the use these new methods, and the recommendations on how to utilize them most effectively is also provided. To further illustrate the potential consequences of improper usage, we undertake a comprehensive examination of their application to actual data and carry out numerical simulations. Lastly, we propose a set of best practices for optimizing the performance of these techniques in the context of signal decomposition. A crucial suggestion is to employ, before applying any decomposition method, a signal extension technique as a means of mitigating boundary effects.
Keywords: Amplituda signálu; Analog Signal; Analogový signál; Aperiodic Signal; Aperiodický signál; Continuous Fourier Transform; Continuous Time; Continuous Time Sinusoidal signal; Continuous-Time Even Signal; Digital Signal; Digitální signál; Discrete Fourier Transform Zpracování signálu; Discrete Time; diskrétní Fourierova transformace (DFT); Diskrétní čas; Electrocardiogram; Elektrokardiogram; empirický způsob rozkladu (EMD); Even Signal; Fourier Series (FS); Fourier Transform (FT); Fourierova transformace (FT); Fourierova transformace s diskrétním časem; Fourierova řada (FS); Frekvence signálu; funkce vnitřního režimu (IMF).; iterativní filtrování (IF); Kontinuální čas; krátkodobá Fourierova transformace; Linear Time Invariant System; Lineární časově invariantní systém; metoda sčítání překrytí; nestacionární signál; Non-Stationary Signal; Periodic Signal; Periodický signál; rychlá Fourierova transformace (FFT); Se spojitým časem Sudý signál; Signal Amplitude; Signal Frequency; Signal Processing; Sinusoidal Signal; Sinusový signál; spojitá Fourierova transformace; spojitá Fourierova transformace Transformace; Spojitý Časově sinusový signál; spojitý čas; stacionární signál; Stationary Signal; Sudý signál; Time Period; vlnková transformace; Časová perioda; Analog Signal; Aperiodic Signal; Continuous Fourier Transform; Continuous Time; Continuous Time Fourier Transform; Continuous Time Sinusoidal signal; Continuous-Time Even Signal; Digital Signal; Discrete Fourier Transform (DFT); Discrete Time; Discrete Time Fourier Transform; Electrocardiogram; Empirical Mode of Decomposition (EMD); Even Signal; Fast Fourier Transform (FFT); Fourier Series (FS); Fourier Transform (FT); Intrinsic Mode Functions (IMF).; Iterative Filtering (IF); Linear Time Invariant System; Non-Stationary Signal; Overlap-Add Method; Periodic Signal; Short-Time Fourier Transform; Signal Amplitude; Signal Frequency; Signal Processing; Sinusoidal Signal; Stationary Signal; Time Period; Wavelet Transform

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/213481

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-531696


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses