1.一种气体绝缘设备声学信号特征提取方法,其特征在于:包括,将采集到的声音信号进行降噪处理,并对信号的均值以及方差进行归一化处理;采用短时傅里叶变换STFT和小波变换WT对降噪处理的所述声音信号进行时频分解;综合MFCC、AWPC自适应小波包系数和瞬时频率特征IF对所述声音信号的特征进行全面提取;对提取出来的声纹特征进行特征融合,将MFCC、AWPC和IF特征进行拼接,形成一个高维特征向量,再使用主成分分析法PCA进行降维;对降维后的特征进行标准化处理,并使用相关性分析法进一步筛选特征。
2.如权利要求1所述的一种气体绝缘设备声学信号特征提取方法,其特征在于:所述降噪处理进一步包括,采用维纳滤波法对声音信号进行降噪处理,假设观测信号x(t)满足以下关系:x(t)=s(t)+n(t)其中s(t)为检测信号,n(t)为噪声;维纳滤波器的输出 通过卷积得到:其中x(t)为观测信号,h(t)代表滤波器的脉冲响应;维纳滤波器的目标是最小化均方误差E:在频域中,假设信号和噪声的功率谱密度分别为S sx (f)和S n (f),滤波器的频率响应H(f)通过以下公式计算得到: 式中S sx (f)是信号和观测信号的交叉功率谱密度;S x (f)=S sx (f)+S n (f)是观测信号的功率谱密度。
3.如权利要求2所述的一种气体绝缘设备声学信号特征提取方法,其特征在于:所述降噪处理进一步包括,若信号s(t)和噪声n(t)的功率谱密度已知,将逆傅里叶变换到时域,得到时域滤波器h(t);对滤波处理后的信号计算均值,将每一帧信号的均值减去,确保信号在每帧内的均值为零,消除DC成分对特征的影响,并将每一帧信号的标准差调整为单位,以缩放信号的幅度范围。
4.如权利要求3所述的一种气体绝缘设备声学信号特征提取方法,其特征在于:所述时频分解包括,采用短时傅里叶变换STFT和小波变换WT对预处理过的声音信号进行时频分解;短时傅里叶变换STFT是一种通过对信号施加时间窗口并计算傅里叶变换来分析信号时频特性的方法,对于预处理过的声音信号x(n),STFT表示为:其中,w(n)是一个窗口函数,选用汉明窗;其中,m表示时间偏移,ω表示频率变量,N为自然数,a为常数,对汉明窗而言,a取0.46,STFT的结果X(m,ω)是一个复数,表示在时间m时刻处,频率ω处的信号成分。
5.如权利要求4所述的一种气体绝缘设备声学信号特征提取方法,其特征在于:所述声音信号的特征进行全面提取包括,采用自适应小波包分解捕获信号的时频特征,将信号进行多级小波包分解,递归地分解信号的频带,每一级分解将信号的每个频带再次分解成低频和高频子带,选择最优代表信号特征的分解路径,从选择的最优分解树中提取小波包系数作为特征。
6.如权利要求5所述的一种气体绝缘设备声学信号特征提取方法,其特征在于:所述对声音信号的特征进行全面提取,进一步包括,提取声音信号的瞬时频率特征,对预处理后的信号x(t)进行希尔伯特变换,得到其解析信号z(t):其中 是x(t)的希尔伯特变换, 为虚部;瞬时频率f(t)是解析信号z(t)相位的时间导数:瞬时频率的变化率可以提供关于信号局部频率变化的动态信息。
7.如权利要求6所述的一种气体绝缘设备声学信号特征提取方法,其特征在于:所述对提取出来的声纹特征进行特征融合包括,通过结合MFCC、AWPC和IF,获得对声音信号的全面特征描述:MFCC提供信号在梅尔频率尺度上的静态频谱特征,适合描述声音信号的谐波结构;AWPC提供信号的多分辨率时频特征,捕获信号在不同频带上的能量分布和变化;IF提供信号瞬时频率的动态变化信息,用于分析非平稳信号,包括声音中的调制、抖动特征;将MFCC、AWPC和IF的特征向量进行连接,采用主成分分析法进行降维,机器学习模型对融合后的特征向量,进行分类、识别。
8.如权利要求7所述的一种气体绝缘设备声学信号特征提取方法,其特征在于:所述对降维后的特征进行标准化处理,进一步包括,采用零均值单位方差标准化Z-Score,通过将特征的均值调为0,标准差调为1,使得标准化后的特征服从标准正态分布,均值为0,标准差为1;给定特征向量x=[x 1 ,x 2 ,x 3 …x n ],均值μ和标准差σ分别为:其中n为特征向量长度,x i 为特征向量对应分量;Z-Score标准化后的特征向量z=[z 1 ,z 2 ,z 3 …z n ]计算如下:将特征数据映射到相同的尺度,消除不同特征的量纲差异;将标准化处理后的特征通过相关性分析法评估特征与目标变量之间的相关程度,采用皮尔森相关系数,其取值范围为[-1,1];当相关系数接近1时,表示两个变量之间存在强正相关;当相关系数接近-1时,表示存在强负相关;当相关系数接近0时,表示无线性相关关系;给定两个变量X和Y,皮尔森相关系数r的计算公式为:其中 和 分别是X和Y的均值,X i 和Y i 分别是X和Y第i项取值,i为自然数。
9.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。