分数阶四元数傅立叶变换及其应用

在缩减双四元数代数系统上定义了分数阶四元数傅立叶变换.这一变换可以看成是缩减双四元数傅立叶变换的推广.同时推导了分数阶四元数傅立叶变换的帕塞瓦尔定理和卷积定理,给出了分数阶四元数傅立叶变换的快速算法,最后讨论了分数阶四元数傅立叶变换域滤波器的设计.

基于分数阶四元数傅里叶变换的彩色图像自适应水印算法

针对现有一些彩色图像自适应水印算法在自适应过程中未充分考虑色彩信息或者在嵌入过程中未考虑彩色载体图像分量的整体性等不足,该文提出一种基于分数阶四元数傅里叶变换(Fr QFT)的彩色图像自适应数字水印算法。首先利用人类视觉系统(HVS)提取彩色载体图像块的纹理、边缘和色调掩蔽特性,并依据这些特性对适合嵌入图像块自适应分配嵌入强度,然后在Fr QFT域以自适应强度采用量化索引调制算法和冗余嵌入策略嵌入水印。实验结果表明,该算法优于现有的基于四元数傅里叶变换(QFT)的算法以及基于分数阶傅里叶变换(Fr FT)的算法,具有较好的不可见性和鲁棒性。

基于分数阶四元数傅里叶变换和遗传算法的彩色图像自适应水印算法

基于分数阶四元数傅里叶变换(Fr QFT)和遗传算法,提出了一种新的彩色图像自适应水印算法.首先,依据直接从彩色载体图像提取的纹理、边缘和色调掩蔽特性,将图像块分为3种不同类型;不同类型块采用不同的Richard逻辑曲线确定水印嵌入强度,并采用遗传算法从不可见性和鲁棒性2个方面优化各Richard逻辑曲线参数;最后,根据由优化的Richard逻辑曲线确定的自适应水印嵌入强度,通过量化索引调制算法和冗余嵌入策略将水印自适应嵌入到彩色载体图像的Fr QFT系数中.实验测试结果表明,所提算法在不可见性和鲁棒性2个方面均优于现有传统算法和基于四元数的算法.

四元数分析中分数阶傅里叶变换的性质及其应用

给出了四元数分析中分数阶傅里叶变换(FrFT)的基本性质.文章首先介绍了四元数空间的基本定义及性质,随后给出了四元数中分数阶傅里叶变换的定义,最后在此基础上探讨了分数阶傅里叶变换的基本性质,例如微分性质,内积性质等.

四元数偏移分数阶傅里叶变换的性质及其应用

为探究四元数分数阶变换应用于实际问题的物理机理,利用四元数分数阶傅里叶变换,给出四元数偏移分数阶傅里叶变换(the quaternion offset fractional Fourier transform,QOFRFT)的定义.在此基础上,研究了该变换的基本性质,所得结果有助于工程问题中线性微分方程的求解.

基于四元数分数阶方向微分的图像增强

根据已有的四元数和分数阶微分的知识,以及它们在现代信号处理中的应用,推导出一种新知识:四元数分数阶方向微分,并将其应用于图像增强.该方法首先将一幅彩色图像用一个四元数函数表示,给出四元数函数的分数阶方向微分的定义和计算方法,继而推导出沿八个方向的四元数分数阶方向导数的数值计算模板,并根据八个方向的分数阶导数求出图像平面中各点的四元数分数阶方向微分的矩的最大值,以该最大值代替该点的像素值,从而得到增强后的图像.实验结果表明,该方法应用于图像增强能使图像边缘明显突出、纹理更加清晰和图像平滑区域信息得以非线性保留,其视觉效果明显优于传统的微分锐化方法.

基于分数阶S面模型的四旋翼轨迹跟踪控制

四旋翼无人机具有欠驱动、非线性、强耦合的特点。针对四旋翼无人机轨迹跟踪控制中跟踪精度低,抗外界干扰能力弱的特点,通过对四旋翼无人机进行四元数建模,使用误差四元数作为控制器输入,消除了无人机在机动角度过大时的奇点问题,提出了一种分数阶S面的控制方法,即将分数阶PID控制与S面控制融合,作为一个新的控制器。轨迹跟踪试验表明,分数阶S面控制器在四旋翼无人机控制模型中的累计误差明显小于分数阶PID,证明了该方法具有抗风扰能力强、跟踪精度高的特点。

具有时变时滞的分数阶四元数神经网络的投影同步

研究了具有时变时滞的分数阶四元数神经网络的投影同步问题.该文不将分数阶四元数神经网络系统转化成两个复值系统或四个实值系统,而是将四元数系统当做一个整体进行处理.在合适的控制器下,通过构造合适的Lyapunov函数,并利用一些不等式技巧,得到了具有时变时滞分数阶四元数时滞神经网络投影同步的充分性判据.最后,通过数值仿真实例验证了所得结论的有效性和可行性.

基于四元数离散余弦变换和相移数字全息干涉的彩色图像加密技术

结合四元数离散余弦变换(QDCT)、Henon映射和两步相移数字全息干涉术,提出一种彩色图像加密新方法.所提加密技术首先应用QDCT对彩色图像进行整体式的处理,然后使用Fibonacci变换和基于分数傅里叶变换的双随机编码技术进行加密,并采用两步相移数字全息干涉术记录加密结果.为避免传输随机相位掩模(RPM)给解密方引起的安全风险,利用Henon映射生成双随机编码过程所需的RPMs加以解决.实验表明所提加密系统具有高安全性和对选择明文等攻击具有鲁棒性.

彩色图像四元数频域幅值调制水印算法

彩色图像处理常用的独立单通道方式在处理过程中不能体现各彩色通道间的光谱联系。针对彩色载体图像,提出了一种彩色图像四元数频域幅值调制水印算法。首先在空域中计算四元数表示的载体图像块不均匀度大小,从而对载体图像的单位小块进行自适应选取;接着对彩色载体图像进行四元数傅立叶变换,得到其频域矩阵;然后计算分块傅立叶直流位置上的四元数模值,将水印嵌入在模值中。仿真实验结果表明,该方法可以把水印带来的误差扩散到图像的红、绿、蓝3色的各个分量上,且对常见攻击具有较好的鲁棒性,实现了数字水印不可见性和鲁棒性的良好结合。

基于分数阶偏微分方程的彩色图像去噪新方法

为了克服现有彩色图像去噪方法不能有效抑制边缘噪声和保持纹理信息的缺点,提出了一种结合了离散四元数傅里叶变换(DQFT)和分数阶微分理论的彩色图像去噪改进方法。算法采用四元数矩阵表示一幅彩色图像,首先对该四元数矩阵进行离散傅里叶变换;然后将其代入基于分数阶微分的能量泛函极小值求解过程中,利用变分原理求解并推导出去噪模型,并与两种传统彩色图像去噪模型进行实验比较。实验结果表明,提出的模型在去噪效果和纹理保护方面都有更好的表现。

海杂波背景下基于四元数电磁矢量阵列DOA估计

针对复杂多变的海杂波常伴随待测信号混入雷达系统而严重干扰目标信号的波达角度估计的问题,提出一种新的基于电磁矢量阵列的四元数模型,通过分数低阶统计量特性抑制海杂波噪声的二维波达角度估计方法。首先推导出电磁矢量阵列的四元数导向矢量,然后利用分数低阶概念得到四元数分数低阶协方差矩阵,最后根据奇异值分解MUSIC(Multiple Signal Classification)算法得到谱估计公式。仿真实验结果表明,与标量阵列和非四元数电磁矢量阵列MUSIC算法相比较,该方法可较好地抑制海杂波噪声,且能提高估计精度。

基于FrFT-FD和KPCA模拟电路故障特征提取方法

为获得有效的故障特征信息,提出一种基于分数阶傅里叶变换分形维的模拟电路故障特征提取方法。首先,把原始数据空间中的特征数据映射到不同的分数阶空间,分别计算不同分数阶次下故障响应信号的分形维数;然后,采用核主元分析进一步对候选特征实施降维;最后,将优化后的特征向量作为故障特征,利用神经网络进行分类诊断。仿真结果表明,本方法能很好地获取不同故障响应信号的细微差异,增强不同故障模式的可分性,提高故障诊断准确率。

低信噪比下典型雷达信号调制类型识别

针对低信噪比雷达信号调制类型识别概率低的问题,提出了一种基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FRFT)频谱四阶原点矩的低信噪比雷达信号调制类型识别方法。该方法首先对输入的雷达信号进行分数阶傅里叶变换,求得分数阶傅里叶频谱四阶原点矩;然后根据分数阶傅里叶频谱四阶原点矩归一化幅度包络,判断其包络中峰值点对应的变换阶数,对雷达信号进行粗识别;最后计算幅度包络的峰态值,通过设置的峰态阈值,比较峰态值大小,判断信号调制类型,实现类内信号调制类型的细识别。仿真实验验证了所提识别方法的有效性。