基于环形阵列的空间滤波器结构损伤扫描监测方法研究

本文提出了一种基于环形阵列的空间滤波器结构损伤扫描监测方法,在结构中央布置环形压电传感器阵列实现对结构的全方位扫描监测,消除了主动Lamb波空间滤波器监测方法中盲区及远场对监测效果的影响。环形阵列由直径方向不同角度的4个线阵组成,每个线阵采用主动Lamb波空间滤波监测方法对结构损伤进行监测、成像,各阵列成像结果通过PCA-小波变换进行融合对损伤位置进行判别,从而实现结构全方位损伤扫描监测,消除单个阵列损伤监测的盲区、远场及虚假成像等影响,进而获得更加准确的损伤监测结果。通过实验研究,验证了该方法的有效性和实用性。

用于运动准备诱发脑电响应识别的新型复合空间滤波算法研究

脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)是人类大脑与外界环境之间的直接信息交流通路,在人体运动功能康复、替代、增强等多方面日益凸显其重要科学意义与应用价值。基于运动意图的脑机接口范式作为最自然的脑机交互方式,受到研究者的广泛关注。对运动预备阶段的脑电特征进行解码能够使BCI响应速度更快、灵活度更高。然而,该阶段的脑电特征信号微弱,难以高效识别。针对上述挑战,围绕运动预备阶段脑电低频时域空间侧向性特征强化开展研究,设计了左右手自主按键运动任务,针对低频运动相关皮质电位特征,结合判别空间模式与任务相关成分分析两种算法,提出了一种新型复合空间模式滤波算法。实验结果显示,该算法平均识别正确率可达78.56%,优于已有文献报道,可为基于运动意图的高效脑机交互提供理论依据与技术支持。

基于Unity的信息光学虚拟仿真实验设计--以阿贝成像与空间滤波实验为例

利用Unity计算机仿真技术与3D建模软件SolidWorks,结合信息光学实验教学内容,构建了以阿贝成像与空间滤波实验为范例的虚拟仿真实验平台.该平台不仅丰富了教学手段,使学生在虚拟环境中完成复杂的实验操作,还通过逼真的3D实验模型增强了实验的真实感,深化了学生对光信息处理理论知识的理解,进而提升了学生的实践能力和创新思维.本文着重探讨了该虚拟仿真实验平台的构建过程及其在信息光学课程实验教学中的实际应用价值.

基于空间滤波器的三明治装甲复合材料结构损伤监测研究

三明治装甲复合材料因其大厚度多层多种复合材料结构导致难以准确获得Lamb波在结构中的传播速度,给损伤监测的准确性带来较大难度,而基于空间滤波器的结构健康监测技术能够在不依赖Lamb波传播速度的情况下进行损伤定位。基于此,利用空间滤波器损伤定位的方法,针对由氧化铝陶瓷,T700碳纤维,TC4钛合金3种材料构成的5 mm厚度的三明治装甲复合材料,在表面布置两组压电传感器阵列获得损伤相对于传感器阵列的角度,再利用公式计算出损伤位置。实验结果表明,该方法能够实现对5 mm厚度的三明治装甲复合材料进行损伤定位,且定位误差在1 cm以内。

矩形空间滤波器的SFV空间滤波特性

从数学角度对矩形空间滤波器的窄带通空间滤波特性进行了研究。以空间滤波测速法(SFV)为基础,对矩形空间滤波器的滤波特性、滤波器的关键参数选择进行了研究,介绍了空间滤波测速的原理和特性,并从数学角度对图像光强分布的空间滤波效应进行了介绍;通过研究矩形空间滤波器的功率谱密度函数,对影响空间滤波特性的影响因素进行了讨论,包括窗口区域的尺寸和形状以及狭缝个数等。分析结果对于优化空间滤波器的参数设计从而提高测速精度来说具有较强的理论指导意义。

基于空间滤波器组典型相关分析的SSVEP信号处理

稳态视觉诱发电位(Steady-State Visual Evoked Potential,SSVEP)作为一种特征较为明显的脑电信号,有着训练迅速、数据集要求少、分类准确率高等优点,近年来广受关注。SSVEP信号采集的过程中会受到环境、设备、人工操作等因素的影响,因此模型对不同信噪比信号的稳定性显得尤为重要。本文提出一种空间滤波器组典型相关分析模型,在原始信号、人工合成信号、平均特征信号三者之间提取四种空间滤波器用于后续分类,并将该模型与另外四种模型在不同信噪比情况下进行对比分析。六组低信噪比数据集为采集数据、六组高信噪比数据集为清华数据集,实验证明该模型在使用高低信噪比数据时均有优秀的分类性能,最高可达99.24%,且对不同数据长度有较高鲁棒性,同时信息传递速率(Information Translate Rate,ITR)最高可达105.1bits/min。

EMD和CSP融合最优波长空间滤波脑电特征提取方法

基于经验模式分解和共空间模式,结合最优波长空间滤波,提出了三者相结合的特征提取方法。该方法首先利用经验模式分解进行分解,得到固有模态函数,选择合适的固有模态函数进行信号的重构,然后将重构的信号进行最优波长空间滤波变换,得到最优的波长选择信号,再经共空间模式投影映射,提取相应的特征向量,最后利用支持向量机进行分类。运用该方法对9位受试者进行分类结果分析,平均分类准确率在95%以上,实验表明,提出的算法具有较好的分类识别性。

运动想象脑电空间滤波器选择方法研究

共空域模式(CSP)在运动想象脑电特征提取中得到了广泛的应用。由于空间滤波器的选择对CSP方法的性能具有较大的影响,而传统CSP方法人工选择的空间滤波器存在次优问题。因此,针对该问题,提出了六种空间滤波器自适应选择方法。首先,基于CSP方法得到完整的空间滤波器矩阵(特征向量矩阵),并对空间投影后的脑电信号使用对数方差提取出所有特征。其次,由于特征与空间滤波器一一对应,因此可基于特征选择提出六种空间滤波器选择方法来实现空间滤波器的判别选择,分别为最小绝对值收缩和选择算子(LASSO)、log函数非凸模型(LOG)、带平滑削边绝对偏离(SCAD)、方差(VAR)、皮尔逊相关系数(PCC)和Relief。最后,基于最优空间滤波器对脑电数据进行空间投影、特征提取和分类。使用支持向量机(SVM)、Fisher线性判别分析(FLDA)、贝叶斯线性判别分析(BLDA)、K最近邻(KNN)、朴素贝叶斯(NB)和逻辑回归(LR)六种分类器进行预测分类,验证六种空间滤波器选择方法的有效性。在两个运动想象脑电数据集上,所提出的方法分别取得了77.02%和73.03%的最高平均分类准确率。实验结果表明,所提方法的分类效果优于传统CSP方法,能够自适应选择出被试特异的最优空间滤波器及显著判别特征,具有较好的普适性。

空间滤波转速遥测中的旋转中心辨识

进行空间滤波转速遥测时,需要确定目标旋转中心所在的位置后才能判定转速的方向并计算转速的大小。本文根据光学空间滤波测速原理,提出了一种基于双差分空间滤波传感器的旋转中心判定法。用多个光电池构成含有两个差分空间滤波器的双差分空间滤波传感器,该传感器输出中心频率为f1和f2的两路准正弦信号;移动双差分空间滤波传感器,用移动前后的两组中心频率值计算出系数j;根据j的符号和f1与f2的相对大小即可判定旋转中心的位置区域。结果表明,j<0代表旋转中心的成像点O′在双差分空间滤波传感器的中间,j>0且f1>f2表示O′在双差分空间滤波器的下同侧,j>0且f1<f2表示O′在双差分空间滤波器的上同侧。该方法在转速相对平稳时能简单准确、远距离地辨识固体物旋转中心和气固液多相流涡旋中心的位置区域。

空间滤波技术在速度测量方面的应用

空间滤波技术在速度测量方面的应用马宝民李平（山东大学光电子信息工程系济南２５０１００）近几年，随着光电子技术的迅速发展，人们已相继提出和研究了多种用于速度测量的光学方法。其中最引人注意的有三种：即激光多普勒技术、激光散斑技术和空间滤波技术。其中激光多...

静电感应空间滤波法测量固体颗粒速度

基于静电传感器空间滤波技术的气固两相流颗粒速度测量方法具有结构简单、数据处理方便等特点。文中从理论上推导了圆环状静电传感器输出信号的功率谱特性与颗粒移动速度之间的关系，并对电极长度、绝缘管段的厚度和屏蔽罩轴向长度等因素对静电传感器空间滤波特性的影响进行了仿真分析，为静电感应空间滤波器的设计提供了理论基础。提出利用小波分析对功率谱特性曲线进行平滑处理的方法，可准确地确定功率谱特性曲线的尖峰频率值fmax。并在加压密相气力输送系统上进行实验研究，结果表明：颗粒体积浓度范围在6．72％～13．04％，气体表观速度在8．63～18．61m／s之间时，系统重复性优于4％。

基于静电传感器空间滤波效应的颗粒速度测量

颗粒的流动速度是反应气固两相流流动状况的一个重要参数。介绍了静电传感器的空间滤波特性,推导了颗粒流动速度与静电传感器输出信号频率特性之间的关系。在此基础上,提出了一种基于静电传感器空间滤波效应的颗粒平均速度测量方法,并分析了静电传感器结构参数、颗粒截面分布、颗粒速度分布、颗粒尺寸、材料种类以及频率分辨率等因素对颗粒平均速度测量精度的影响。在重力输送颗粒流实验装置上进行了初步的实验研究。理论和实验结果均证明了静电传感器空间滤波颗粒平均速度测量方法的有效性。

静电传感器空间滤波效应及频率响应特性

介绍了静电传感器空间率波的基本原理,分析了静电传感器空间率波特性,在此基础上推导了传感器的频率响应特性.并在重力输送颗粒流装置上对静电传感器测量系统的动态特性进行了实验研究.理论和试验结果表明:静电传感器在空间频域上充当低通滤波器,而且径向位置越小,空间频带越窄;电极轴向长度越小,空间频带越宽;在时间频域内测量系统相当于带通滤波器,电极的轴向长度和颗粒径向位置对频带宽度的影响与空域频率特性相似;此外,颗粒速度越大,时域频带越宽,颗粒尺寸越大,频带越窄.

一种基于空间滤波的红外小目标检测算法及其应用

针对红外探测系统中单帧红外图像中的小目标检测问题,在分析红外场景模型的基础上,提出了一种基于自适应噪声平滑和空间滤波的背景杂波抑制算法.该方法对于起伏背景下红外小目标的检测有良好的性能,且具有目标信息损失小的优点.同时,利用ADSP-TS201S高性能数字信号处理器实现了该算法,并成功应用到某全向红外搜索跟踪系统中.实验结果表明,在低信噪比情况下,算法有很好的检测性能.

主动Lamb波中的空间滤波器结构健康监测

针对主动Lamb波结构健康监测技术在应用中容易受到Lamb波复杂传播特性的影响,监测信号的信噪比较低的问题,提出了空间滤波器方法的基本原理和实现方法,利用压电线阵得到传感信号之间的相干性,实现对有用信号的相干聚焦增强,监测损伤位置并成像,能够实现对特定方向的扫描。分析了空间滤波器的基本原理,给出了用于离散压电线阵的空间滤波器实现形式,并对该方法进行了试验研究,在碳纤维板结构上的试验结果表明,该方法可以有效实现损伤散射信号的聚焦增强,成像突出显示损伤所在方位和位置,提高信号的信噪比,具有一定的工程应用价值。

光学空间滤波过程的计算机仿真

提出了一种利用 MATLAB软件并通过计算机仿真光学空间滤波实验过程的新方法 .其特点是 :既可以随意改变所设计滤波器的参量 ,又可以对输入图象进行振幅、相位或复合滤波 ,并且可实现傅里叶变换频谱中相位信息的提取、存储和利用 ,因而能够完成一般光学实验中往往难以实现的某些操作 .并分别给出了网格滤波、低通、高通及相位滤波等仿真实验结果 .这种仿真实验给光学滤波器的设计和图象处理带来很大方便 ,同时也为相关器件的设计提供了一条新的途径 .

尺度空间滤波在局部放电脉冲提取中的应用

在提出脉冲提取思想的基础上,利用局部放电信号所固有的奇异性特征,将小波变换的奇异性检测原理应用于提取局部放电脉冲。为了满足局部放电在线监测的在线准实时要求,提出了改进的尺度空间滤波算法,并将其应用于局部放电脉冲的提取。通过相邻尺度的小波系数直接相乘,可以突出奇异点的信号,并获得基于尺度的屏蔽滤波器,将阈值方法和尺度空间滤波相结合,最终得到基于时域的屏蔽滤波器,将时域滤波器和原信号相乘,就可以提取出局部放电脉冲。仿真试验和发电机实测信号的算例表明,相对于模极大值算法,该方法在提高运算速度的基础上,不但能准确检测出局部放电脉冲,而且能很好地保持局部放电脉冲的幅度和位置。

一种基于空间滤波的钢轨表面擦伤检测改进算法

钢轨表面擦伤检测是保障铁路运输安全的重要手段之一。应用图像处理和模式识别技术来处理钢轨数字图像,检测并定位擦伤区域是一种可行且发展迅速的研究手段。课题组在前期工作中提出了一种鲁棒实时的钢轨表面擦伤检测算法,该算法首先对钢轨图像进行灰度对比度增强,在此基础上定位可疑擦伤区域并进行判定。算法对于常规擦伤图像具有较高的检测性能,但对于钢轨图像包含多处擦伤且擦伤区域灰度值差异较大的情况,往往造成漏检。针对原算法的不足,提出了一种基于空间滤波的钢轨表面擦伤检测改进算法,该算法对原算法检测到的擦伤区域进行钢轨灰度图均值填充,并对填充后的图像进行二次检测,在重新生成的灰度对比度图中,原检测图像中灰度值不明显的擦伤区域的灰度对比度值得到增强,从而增加了检出的可能性。经实验结果验证,改进算法具有较高的检测性能:在总的时间耗费没有明显增加的情况下,检测的平均准确率为90.8%,平均漏检率为4.0%,较原算法有较大改善。

电涡流位移传感器测量模型及其在叶尖间隙测量中的空间滤波效应

基于电涡流位移传感器测量原理,建立叶尖间隙的有限元模型.根据涡轮发动机等旋转叶片设备叶尖间隙的结构特征与测量需要,建立了具有矢量特性的叶片点阵模型.分析叶片厚度、叶片转速、传感器敏感区大小、信号采样速率引起的空间滤波效应,以及对叶尖间隙测量结果的影响.研究结果表明,一定叶片厚度情况下,叶片转速、传感器敏感区、信号采样速率存在最低要求,这一结论可为叶尖间隙测量系统设计提供重要理论依据.

高功率固体激光器锥形空间滤波孔应用

锥形空间滤波孔是一种应用于高功率固体激光装置空间滤波的新型结构滤波小孔,其内部光滑的锥形结构可以有效滤除光束中的高频成分且避免等离子堵孔现象的发生。根据神光-Ⅲ主机装置结构特点,设计并加工了适用于主机装置的锥形空间滤波小孔,并开展了应用实验研究。通过与传统的平面结构滤波小孔对比可以看出,锥形小孔有效地避免了等离子体度堵孔现象,在与光束波前补偿技术配合使用条件下,保证光束顺利过孔,并成功实现了基频光7988J的满能量输出。