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基于过完备字典的振动信号稀疏表示是滚动轴承信号研究的新热点。提出一种改进MOD字典学习的算法，并用于滚动轴承振动信号的稀疏表示。该方法基于MOD（Method of Optimal Direction）训练学习过程，通过构造分段重叠训练矩阵，能够得到更为稀疏的变换系数。相对DCT、FFT和未改进的处理方法，该方法得到的变换系数更稀疏。将该方法应用到基于压缩感知的滚动轴承振动信号处理，在相同的重构误差范围内，该方法所需要的观测数更少，计算量更小。