基于任意实信号几何性质的数字包络估计

包络检测技术在医学、声音分类与合成、地震学和语音识别等领域有应用。然而，对于具有丰富频谱内容的信号，尚不存在通用的数字包络检测方法，因为大多数方法涉及基于对所研究信号的先验知识而进行的手动干预，如滤波器设计、平滑及其他特定设计选择。为解决该问题，我们提出了一种利用信号固有特性估计其包络的算法，消除了参数调谐的必要性。此处描述的方法受几何概念启发来估计任意信号的时间包络；具体而言，使用一种新的离散曲率度量来获得离散波的平均曲率半径，该半径将作为识别属于包络的波样本的阈值。除具有物理合理性外，该算法优于基于平滑、滤波和希尔伯特变换的经典包络检测技术。我们提供了通过算法提取的多种具有极不同特性的真实世界信号（如说话声与歌声、有音高与无音高的乐器）的包络可视化，并讨论了评估所获包络质量的一些方法。实现该算法的Python模块已通过Python包索引发布；多种数字波的包络交互式可视化以及Python实现的源代码均可在线获取。