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非平稳信号分析是信号处理学科的重要领域，也是一个难点，其目的是分析和处理非平稳信号的局部特性，用某些时变的统计量来刻画信号。本论文对非平稳信号的自适应分解算法及应用进行了研究。
本论文首先对已有的非平稳信号分析方法进行了综述，介绍了两个非平稳信号的自适应分解算法——EMD和局部窄带信号分解——以及两个算法之间的联系，将原来仅用于一维信号处理的EMD方法推广到二维纹理图像的分析中，并对一维EMD方法中存在的一些问题提出了解决办法。
本论文在非平稳信号分析的应用方面也进行了探索。首先，结合二维EMD方法和图像的AM-FM模型，将图像表示为AM-FM形式，并对模型中的重要参数提出了估计方法；其次，瞬时频率是非平稳信号的一个非常重要的物理量，瞬时频率的估计也有很多应用，在详细介绍了瞬时频率及其估计方法后，结合EMD和局部窄带信号分解两个算法，提出了用一个估计瞬时频率的新方法——直接法。
理论分析与实验结果表明，本论文的算法在创新性、精确度、复杂度、适用性等方面有着各自的优势。