EMD算法的缺陷分析綜述雖然EMD算法擁有良好的分解信號(hào)的性能和時(shí)頻分析的性能，但是還是存在一系列影響算法性能的問題需要解決。EMD算法存在的主要缺陷如下：（1）首先由于EMD算法是經(jīng)驗(yàn)性的模式篩選，沒有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，這使得EMD算法的理論化和進(jìn)一步的研究困難重重；傳統(tǒng)方法基于的正交性等數(shù)學(xué)特性在EMD算法中推導(dǎo)和驗(yàn)證存在不小困難。（2）局部均值的確定和迭代次數(shù)的確定。EMD算法要提取單一模式分量首先很重要的一點(diǎn)就是局部均值的概念和如何確定局部均值的問題，Huang等采用的三次樣條求上下包絡(luò)的方法目前是比較成熟和有效的方法，但存在過沖和欠沖的問題不得不進(jìn)行迭代篩選，篩選次數(shù)的確定也是問題，目前篩選次數(shù)的確定都是根據(jù)IMF的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)給出的；也有學(xué)者希望改進(jìn)局部均值的求解方法，目前比較好的手段是局域波的方法，但這些方法也沒有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，或精準(zhǔn)的物理意義。（3）端點(diǎn)效應(yīng)。在EMD方法分解過程中，查找極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)時(shí)，端點(diǎn)也會(huì)被視為極大值極小值或者通過端點(diǎn)計(jì)算出虛擬的極大值極小值點(diǎn)。由于不是真實(shí)存在的極大值或極小值，三次樣條插值產(chǎn)生的曲線在端點(diǎn)處必然存在著誤差，這個(gè)誤差會(huì)在每一次篩選過程中向內(nèi)延伸，對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)的分解產(chǎn)生污染。對(duì)于這一現(xiàn)象，通過一個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行檢驗(yàn)：(a)原始信號(hào)(b)EMD分解圖2-9端點(diǎn)效應(yīng)對(duì)比Fig2-9Endeffectcomparison從上圖可以看出，原始信號(hào)在左右端點(diǎn)處值為零，IMF2和IMF3在左端點(diǎn)處的值都是負(fù)值，IMF2在右端點(diǎn)的值是正值，而IMF3在左端點(diǎn)的值是負(fù)值，這是由于EMD分解過程中，在信號(hào)端點(diǎn)處理極值包絡(luò)時(shí)存在較大的誤差造成。（4）模態(tài)混疊問題。由于EMD算法得到單一模式分量的原理，在原始信號(hào)中存在不同模式的信號(hào)在同一層的時(shí)間尺度上的情況。這種情況與原始信號(hào)的特性有關(guān)，主要有以下三種情況：①某一模式分量信號(hào)存在間斷性；②信號(hào)的某一部分具有沖擊性，心電信號(hào)就屬于典型的帶有沖擊性大振幅的信號(hào)；③信號(hào)本身存在較強(qiáng)的噪聲干擾。模態(tài)混疊有可能是本來屬于不同模態(tài)的頻率成分出現(xiàn)在了同一模態(tài)中，也有可能是本屬于同一模態(tài)中的頻率成分出現(xiàn)在了不同模態(tài)中。不論是哪一種情況，都會(huì)造成IMF分量分解不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致分解產(chǎn)生的IMF分量失去它本來的物理意義。下面通過構(gòu)建一個(gè)典型的間斷波模擬信號(hào)說明模式混疊現(xiàn)象對(duì)EMD方法造成的影響。構(gòu)建一個(gè)信號(hào)y，它有兩部分組成：(a)原始信號(hào)(b)EMD分解的模式混疊(c)y及上下包絡(luò)圖2-10EMD模式混疊及成因Fig2-10EMDmodealiasinganditscauses在上面的例子中，由于y2這種間斷波的存在，曲線上包絡(luò)不能反映正常趨勢(shì)量，導(dǎo)致局部均值函數(shù)產(chǎn)生很大改變。IMF1如上圖所示，除了兩個(gè)間斷高頻脈沖，顯然攜帶了低頻載波的能量成分，明顯發(fā)生了模態(tài)混疊現(xiàn)象，IMF2在5s和6s中間存在著高頻抖動(dòng)，也存在著模態(tài)混疊，IMF分量已經(jīng)不能正確反映信號(hào)本身的物理意義了。下圖為EMD方法分解MIT-BIH心律失常數(shù)據(jù)庫100得到的IMF1，IMF2，IMF3分量。（a）IMF1（b）IMF2（c）IMF3圖2-11EMD分解mitdb100Fig2-11EMDdecompositionofmitdb100從上面可以得到