訊號處理與 Spectrogram

一句話理解

把時間序列轉成時頻圖(Spectrogram),讓 CNN / YOLO 用影像方式抓訊號特徵。

一、時域 vs 頻域

類型軸向說明
時域(Time Domain)振幅 vs Time訊號隨時間變化
頻域(Frequency Domain)振幅 vs Frequency訊號由哪些頻率組成

轉換方法:Fourier Transform(傅立葉轉換)

二、模型選擇

訊號成分模型
高頻震盪DNN
低頻/平滑DNN
時序預測的三大陷阱趨勢LSTM-GRU
雜訊不建模

三、時序分解流程

時域訊號 → Fourier 轉頻域 → 分析頻率組成
→ 分解(Trend / Seasonality / Residual)
→ 不同成分用不同模型(DNN / LSTM)

四、連續訊號 → 時頻圖(Spectrogram)

  • X 軸:Time
  • Y 軸:Frequency
  • 顏色/強度:振幅(能量)

轉換方式:STFT(短時傅立葉轉換)

  1. 將「時間序列」切成小段(windowing)
  2. 每段做頻域分析
  3. 結果:時間 × 頻率的 2D 表示(圖片)

為什麼轉圖片?

把時間序列問題 → 轉成電腦視覺問題

  • 可以用 CNN 做分類(pattern recognition)
  • 可以用 YOLO 找出特定時間區段(事件偵測)

完整流程(考試會考)

原始訊號 → 分段(windowing) → STFT → spectrogram(圖片) → CNN/YOLO → 分類或事件偵測

MMSAI2 | 資料類型與對應模型 | CNN的限制與改進