1 中国电子科技集团公司第二十二研究所, 山东青岛 266000
2 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院, 黑龙江哈尔滨 150001
无线电监测频谱数据中包含有大量的信号, 准确提取这些信号有利于掌握全频段的频谱使用情况。实际信号的频谱由于受噪声干扰, 会出现信号频带内个别频点能量值低于检测门限的情况, 此时传统的门限检测算法会将该信号错估为多个信号, 产生多个虚假的相邻信号间隔, 导致频谱信号提取的准确率下降。对此, 根据虚假相邻信号间隔特点, 提出一种自适应估计信号个数的频谱信号提取算法, 该算法可自动、准确估计频谱监测数据中电磁信号的个数, 并将对应的信号及频谱信息提取出来。实验结果表明, 该方法具有自适应性、强鲁棒性和高准确性, 有效提高了频谱信号提取的准确率, 为军、民电磁环境的识别与掌握提供基础的电磁信号数据支撑。
无线电频谱监测 频谱信号提取 双门限阈值 信号个数估计 spectrum monitoring spectrum signal extraction double threshold estimation of the signal number 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(12): 1335
天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室, 天津 300384
各类光谱信号都会受到噪声和基线畸变的影响, 在提取光谱信号过程中若不考虑基线畸变和噪声的影响, 将会严重影响信号提取的精度和准确性, 所以需要在信号提取前消除噪声和基线畸变的影响。 大多数信号提取算法的步骤是先提取整体基线, 再提取信号, 这样难以保证基线的提取精度。 为了降低信号提取过程中背景噪声、 基线畸变等不利因素的影响, 根据信号的存在总是会导致该区域的统计特征不同于背景的特点, 提出了一种基于显著度和统计特征的光谱信号检测与提取算法(SSD算法)。 首先, 在待测数据的不同尺度空间中计算出信号在各尺度下的显著度, 将检测出的显著信号点作为候选信号点; 其次, 利用信号特征去除候选信号点中的伪信号点; 最后, 对候选信号点所在区域采用二次多项式进行基线拟合以剔除伪信号区域并实现最终的信号提取。 为验证SSD算法的综合性能, 首先, 通过仿真的方法对高斯信号和矩形信号在不同基线类型、 不同信噪比下进行实验; 然后将该算法与AirPLS算法、 Wavelet算法以及DoG算法对两种信号在不同信噪比, 不同基线类型下的提取结果进行比较。 仿真实验结果表明: 与其他算法相比, SSD算法信号提取结果基本不受信号类型和基线畸变类型的影响, 且当信噪比大于40时基本不受信噪比的影响; 在不同基线畸变类型下, SSD算法对两种信号提取结果的准确度、 稳定性、 离散度均较好, 其他算法则只适用于某种基线畸变类型。 从总体提取结果上看, SSD算法提取结果的绝对误差的均值仅为AirPLS算法的8.71%、 Wavelet算法的3.52%、 DoG算法的2.01%; 绝对误差的均方根也仅为AirPLS算法的13.08%、 Wavelet算法的5.45%、 DoG算法的3.11%。 因此, 所提出的SSD算法在提取信号时具有良好的综合性能, 能够在不同的信噪比及基线畸变情况下准确的提取出信号。
光谱信号 信号提取 信号检测 基线畸变 显著度 统计特征 Spectrum signal Signal extraction Signal detection Baseline distortion Saliency Statistical features 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2294
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室, 江苏 南京 210034
卫星激光测距是获取空间目标高精度距离的重要技术。在测量数据应用于科学研究之前,需要对原始数据进行一系列的预处理。常用的信号提取方法主要有Graz自动识别、泊松滤波和人工识别等。近年来,一些学者将深度学习技术应用到天文领域,解决了一些问题并取得了相对理想的结果。提出了一种利用深度学习技术提取目标信号的方法,实测数据的识别结果表明,所提算法具有一定的可靠性、通用性和可行性。研究结果对卫星激光测距系统向智能化方向发展有积极的作用。
信号处理 卫星激光测距 信号提取 深度学习 数据处理 激光与光电子学进展
2021, 58(4): 0407001
上海理工大学 医疗器械与食品学院 生物医学光学与视光学研究所，上海 200093
在眼内入射光安全的前提下，由于眼轴长度测量时角膜表面与视网膜色素上皮层2个反射面的反射率相差较大，反射的光信号强度属于微弱信号范畴。为了能够去除噪声，快速提取该信号的峰值用于眼轴长度起止点计算，采用PIN光电二极管接收微弱光信号并配合I-V转换电路、自动增益控制电路及后级处理电路搭建了一套弱光信号检测系统。实验采用ZIESS模拟眼进行测试，结果表明设计的检测系统最小能探测到0.77 nW左右的微弱光信号，最大光电转换能力可达4.5×108V/W，信噪比达到9 dB以上，测得眼轴长度结果与实际值最大存在0.05%的误差。系统具有低噪声、高增益、大动态范围等优点，为实现眼轴长度精准测量提供了一种有效方案。
信号提取 眼轴长度 电路设计 微弱光信号 signal extraction eye axial length circuit design weak optical signal
1 北京信息科技大学先进光电子技术国际合作联合实验室, 北京 100192
2 北京信息科技大学光电测试技术北京市重点实验室, 北京 100192
光学相干断层成像(OCT)技术因非入侵、非接触特点和断层成像能力,在眼科、血管内窥等临床医学与药物学中有广泛应用。OCT发展至今,根据成像方向的优先次序,产生了两类技术分支。一类是沿光束入射方向逐线(A-line)扫描的标准型OCT,可生成基于纵向断面扫描(B scan)的图像,常用于眼底组织的层析成像;另一类en-face OCT,也叫正向切片OCT,可在与入射光垂直的方向上生成样品层的横向切片图像,且以显微成像方式来显示生物组织的精细结构,大大丰富了OCT的图像采集与呈现方式。en-face OCT系统可采用不同的信号采集方式,在对其分析和归纳的基础上,对该技术的主要发展方向作了展望。
成像系统 光学相干断层成像 en-face成像 全场成像 信号提取
针对线性混叠信号中独立源的盲提取问题，提出一种基于鲸鱼优化和主成分分析的有序盲提取算法。该算法以信号峰度绝对值大小作为目标函数，利用鲸鱼优化算法计算抽取向量，同时利用主成分分析对混合信号降维，去除混合信号中存在的关于已提取信号的成分，从而按照源信号峰度顺序进行盲提取。仿真实验表明，提出的算法对盲信号提取是有效的，而且提取精度是较高的，有一定的实际应用价值。
信号处理 盲信号提取 鲸鱼优化算法 主成分分析 signal processing blind signal extraction Whale Optimization Algorithm(WOA) Principal Component Analysis(PCA)
1 长春理工大学 理学院,吉林 长春 130022
2 四川航天烽火伺服控制技术有限公司， 四川 成都 611130
为改善波导栅型薄膜复合探测器件位敏阳极读出光电信号质量，降低栅型薄膜引起的电子束多径展宽对阳极探测信号的影响，研究了微通道板波导栅型复合探测信号在阳极的直接耦合提取方法。根据低能电子束在多元介质中的散射模型，利用蒙特卡洛统计方法对入射到栅型薄膜中的低能电子束轨迹进行模拟，并分析均匀分布和高斯分布下波导栅极引入噪声和透射电子束径向偏移对阳极信号提取精度的影响。对透射过栅型薄膜到达阳极的微弱光电脉冲信号的前置放大和串联压控多级级联放大模式，给出适用于加性高斯分布噪声叠加下基于Sallen-Key拓扑结构的四阶切比雪夫低通滤波和峰值保持电路的专用提取方案，减小波导栅型薄膜对信号信噪比和频响特性的影响。搭建专用波导栅型复合探测位敏信号读出平台，结合系统并行单点接地的连接模式和楔条形阳极位敏电荷直接耦合提取方式，验证器件阳极信号提取方法，获得2 μs脉宽，200 kHz频率的准高斯脉冲提取信号。
栅型薄膜 电子束 信号提取 高斯脉冲 gate film electron beams signal extraction Gaussian impulse 红外与激光工程
2019, 48(10): 1016002
1 西安交通大学 能源与动力学院, 西安 710049
2 西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 西安 710024
针对羟基示踪测速技术在超燃流场应用中测量图像受复杂背景干扰严重的问题, 提出一种提高信号提取能力的方法.该方法通过三个步骤实现信号提取能力的提升：利用霍夫变换进行信号识别; 基于感兴趣区域的大津阈值算法进行图像分割; 结合骨架提取和方向模板方法进行标记线提取.在此基础上, 结合仿真和实验, 验证了该方法可提高超燃复杂背景干扰下的信号提取能力, 解决了提取羟基有效信号精度不够的问题.
羟基示踪测速技术 速度测量 信号提取 超燃流场 骨架提取 Hydroxyl tagging velocimetry Velocimetry measurement Signal extraction Supersonic combustion flow Skeleton extraction
1 桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004
2 广西光电信息处理重点实验室, 广西 桂林 541004
含钾消焰剂的使用, 大大降低了火箭尾焰的二次燃烧及辐射量, 提高了对其探测与追踪的难度。基于空间外差光谱技术微弱光谱信号精细探测的优势特性, 采用自行设计的近红外波段仪器, 以室外天空为背景, 用酒精喷灯火焰模拟火箭尾焰, 实验研究了其中钾盐信号的探测, 并以现代谱估计方法中的自回归AR算法和MUSIC算法对测量信号进行提取研究。结果表明, 两种算法均能实现对钾特征信号的提取及对噪声的抑制, 使特征信号的峰宽变得更窄, 其中AR算法对钾766.49 nm特征峰的半峰宽减小率为21%, 噪声减小率为42%; MUSIC算法对钾特征峰的半峰宽减小率为50%, 噪声减小率为47%, 两相比较可见MUSIC算法的效果更好, 说明将空间外差技术应用于火箭等喷射式飞行器的识别具有可行性。
遥感 空间外差光谱仪 钾光谱 信号提取 remote rensing spatial heterodyne spectrometer potassium spectrum signal extraction 红外与激光工程
2019, 48(1): 0117002
1 山东省科学院海洋仪器仪表研究所, 山东 青岛 266001
2 哈尔滨工业大学 机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
建立了Chirp调制激光激励的红外热波雷达成像检测系统, 提出了基于分数阶傅里叶变换的Chirp锁相算法和基于希尔伯特变换时域积分的HT算法, 实现了对CFRP层板缺陷的检测; 合理设计了模拟缺陷的尺寸分布范围与缺陷判定准则, 采用Hit/miss法分析了信号提取算法对检测概率的影响; 给出了不同检测参数与判定阈值情况下, 相关算法、Chirp锁相算法和HT算法提取结果的检测概率数据, 确定了红外热波雷达成像系统对CFRP层板缺陷的检测概率水平。
检测概率 热波雷达成像 CFRP缺陷 信号提取算法 probability of detection thermal wave radar imaging CFRP defect signal extraction algorithm 红外与激光工程
2017, 46(10): 1004005
