东南大学 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室，江苏 南京 210096
数字滤波器是影响海洋重力数据处理成果质量的关键技术之一。该文提出了一种实时正反有限冲击响应(FIR)滤波算法，推导了具有线性相位正反FIR滤波器表达式并设计了实时滤波方案：该算法设计出的滤波器在所有的采样频谱内都满足严格意义上的线性相频特性；基于该算法设计的低通滤波器的阻带衰减大，有利于抑制海洋重力数据中的高频噪声。船载重力试验结果表明，在海洋重力数据处理中上述正反FIR滤波器的滤波器实时性好，滤波效果与事后正反FIR滤波器相当，优于单正向FIR滤波效果。
海洋重力数据处理 实时滤波 正反FIR 线性相频特性 低通滤波 ocean gravity data processing real time filter forward and reverse finite impulse response(FIR) linear phase-frequency characteristics low-pass filtering
孙宇松 1,2,3黄见 1,3,*时东锋 1,2,3苑克娥 1,2,3[ ... ]王英俭 1,2,3
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，中国科学院大气光学重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
传统多光谱关联成像技术的发展受限于系统结构复杂和数据量大。为提高多光谱图像的复原效率，本文提出了余弦编码复用多光谱关联成像技术。将具有确定频率的余弦结构编码与正交Hadamard基图案复用为结构光对目标场景进行调制照明，并用一个宽带光电倍增管收集后向散射信号。在复原过程中，基于余弦编码的傅里叶频移特性可将多通道光谱混叠信息由空间域转换到频率域进行解码分离，最终复原出目标场景的多光谱图像。通过仿真分析了理想低通滤波器、高斯低通滤波器和巴特沃斯低通滤波器对多光谱图像复原质量的影响，并将所提方法与传统方法进行了对比实验。结果表明：所提方法能有效提高多光谱信息的获取效率，缩短图像重建时间；频域滤波时，选用高斯低通滤波器比理想低通滤波器、巴特沃斯低通滤波器更具优势。
成像系统 关联成像 编码复用 多光谱成像 低通滤波器 中国激光
2023, 50(13): 1317001
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220901
东南大学 仪器科学与工程学院,江苏 南京 210096
海洋重力测量数据中含有大量高频噪声, 需要采用低通滤波器来提取实际的重力异常信息。该文结合实测的海洋重力数据研究了低通滤波器截止频率和滤波器长度的确定方法, 设计了不同窗函数的有限脉冲响应(FIR）低通滤波器。经海洋重力测量数据处理试验结果表明, 汉宁窗和海明窗的FIR低通滤波器处理的重复线内符合精度和交叉点不符值中误差均优于0.5 mGal(1 Gal=10-2 m/s2）, 可满足海洋重力测量要求。
海洋重力测量 低通滤波器 窗函数法 重复线 交叉点 ocean gravity measurement low pass filter window function repeating line intersection
在小型无人直升机领域, 激光陀螺捷联惯导不仅用于导航, 而且用于飞行姿态控制, 对激光陀螺捷联惯导的导航精度和实时性都有较高要求。而传统的高阶有限脉冲响应(FIR)低通滤波器对激光陀螺惯性测量单元(IMU)输出信号滤波后会产生较大的时间延迟, 使得滤波后信号难以满足系统姿态控制的要求。为了兼顾测量精度和响应时间, 研究了一种最小均方(LMS)自适应陷波器与低阶FIR低通滤波器相结合的滤波方法, 并在其中引入了无限脉冲响应(IIR)窄带滤波器, 解决了抖频参考信号的获取问题。理论分析和试验结果表明: 该方法不仅能有效消除抖动偏频信号和外界高频噪声的影响, 而且可以显著缩短延迟时间至2 ms, 具有很高的工程实用价值。
激光陀螺 自适应陷波器 姿态控制 低通滤波器 惯性测量单元 laser gyro adaptive notch filter attitude control low pass filter Inertial measurement unit
针对空间用光纤陀螺，提出了一种易于在FPGA内实现的组合低通滤波技术。卫星上的执行机构——动量轮在高速旋转时，会引发星体低幅高频振动，对于卫星来说属于有害振动。如果光纤陀螺的带宽过高，则高频振动会导致光纤陀螺噪声变大，甚至出现光纤陀螺输出混频现象，从而导致卫星的控制品质变差。综合滤波器的成本和效果考虑，提出一种FIR+IIR型组合滤波器设计方案，该方案使用516个逻辑单元，只占A54SX72A芯片资源的13.8%，可以附加在光纤陀螺数字闭环的FPGA程序中，其优点是便于实现高速滤波，提高滤除高频干扰信号的效果，这样用户就不必在其他终端中单独设计滤波器，从而可降低整星的控制系统配置成本，简化空间用光纤陀螺的应用配置。
光纤陀螺 组合低通滤波技术 高速采样滤波 FOG combined low-pass filtering technology FPGA FPGA high-speed sampling filter
1 国家电网有限公司 信息通信分公司，北京 100761
2 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
针对光纤非线性补偿中低通滤波器对数字后向传输(DBP)算法复杂度与补偿精度的影响，研究了256 Gb/s偏振复用16阶正交振幅调制(PDM-16QAM)信号在采用贝塞尔、高斯和巴特沃斯低通滤波器时的非线性补偿特性。实验结果表明：当步长较小时，3种低通滤波器对DBP算法影响基本一致；当步长较大时，高阶贝塞尔低通滤波器的性能最佳。此外，当低通滤波器阶数为1、3 dB带宽固定为8 GHz和步长大于40 km时，高斯低通滤波器比其它2种低通滤波器的Q因子高约0.1 dB。
相干光通信 低通滤波器 非线性 单模光纤 数字后向传输 coherent optical communications low pass filter nonlinearity single mode fiber digital backward transmission
1 北京京北职业技术学院基础部, 北京 101400
2 北京理工大学计算机学院, 北京 100081
为了解决图像伪造检测算法在定位篡改内容时忽略了不同颜色分量之间的关系, 使其对图像特征描述不足, 导致其识别结果中存在误检与漏检等情况, 本文提出了基于多元指数矩与欧式局部敏感哈希的图像伪造检测算法。引入高斯低通滤波, 消除可疑图像中的噪声;随后, 将滤波图像分割为一系列的重叠圆形子块, 改善其对旋转等内容操作的鲁棒性;基于四元指数矩 (QEM), 计算每个圆形子块的 QEM, 以提取相应的鲁棒特征, 将其组合成特征矢量;采用欧式局部敏感哈希机制, 生成每个子块对应的哈希序列;计算任意两个相邻哈希元素之间的空间距离, 通过与预设阈值比较, 完成所有子块的匹配;最后, 借助随机样本一致性方法来剔除错误匹配, 通过形态学处理, 定位出篡改内容。实验数据显示：较已有的伪造检测方法而言, 在各种几何内容修改下, 所提算法具有更高的伪造检测准确性。
图像伪造检测 四元指数矩 欧式局部敏感哈希 高斯低通滤波 空间距离 随机样本一致性 image forgery detection Quaternion Exponential Moment Euclidean locally sensitive Hashing Gaussian low -pass filtering spatial distance random sample consistency 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(4): 679
为了解决图像增强时存在的过度增强、图像信息量不足、性能退化等问题, 本文提出了一种基于图像局部亮度平均值和全局对比度的图像增强算法。该算法根据图像局部亮度平均值来控制图 像的局部对比度, 并在全局部分采用局部与全局的对比度比例作为幂次变换的伽马值来进行图像增强。将图像分为低通滤波和高通滤波两部分, 低通滤波分量控制高通滤波分量的幅度以增加局部对 比度, 然后对低通分量以非线性的方式修改图像的局部亮度平均值, 并将其与处理后的高通分量进行融合。在对比实验中, 本文提出的算法比次优算法的清晰度提高了9.9%, 均方根误差(RMSE)提高 了16%。实验证明本文算法在图像增强过程中能提升图像的清晰度, 丰富图像细节, 满足图像增强算法的稳定性好、鲁棒性强、清晰度高等要求。
图像增强 低通滤波器 对比度 非线性 自适应滤波器 image enhancement low pass filter contrast nonlinear adaptive filter
