1 郑州大学 电气工程学院, 河南 郑州 450001
2 郑州大学 体育学院, 河南 郑州 450001
3 郑州大学 生命科学学院, 河南 郑州 450001
为了在舒适非接触环境下检测被试者的心率变化, 本文设计了一种通过普通摄像头来检测心率参数的信号处理系统。首先, 将KLT(Kanade-Lucas-Tomasi)算法跟踪识别到的人脸视频图像转换到YCbCr颜色空间来进行皮肤检测, 并同时转换到Cg颜色通道来提取高质量的光电容积脉搏波 (Photoplethysmography, PPG)信号。然后, 用Morlet复小波作为母波绘制PPG信号的小波能量谱图。最后根据心率信号的生理特性, 去除伪点噪声, 提取随时间变化的心率参数。实验结果表明, 该方法在静息状态下的测量结果同标准仪器测量结果的平均绝对值误差|Me|小于2 bpm(beats per minute), 误差的标准差SDe小于2.5 bpm, RMSE均小于2.6 bpm; 头部运动状态下两种测量方法的|Me|均小于2.3 bpm, SDe均小于2.9 bpm, RMSE均小于2.9 bpm。对两种测量方法进行Bland-Altman一致性分析, 其测量结果显示静息状态下差值的均数为0.295 7 bpm, 95%置信区间为-3.340 1~3.931 4 bpm; 头部运动状态下为0.383 2 bpm, 95%置信区间为-3.677 1~4.443 5 bpm, 表明本文提出的非接触式方法的测量结果同标准仪器的测量结果具有高度的一致性。
光电容积脉搏波 非接触式 心率检测 CMOR小波 能量谱图 photoplethysmography non-contact heart rate detection CMOR wavelet energy spectra image
1 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室， 重庆 400030
2 重庆工商职业学院， 重庆 合川 401520
3 中国工程物理研究院 电子工程研究所， 四川 绵阳 621900
碲锌镉材料(CdZnTe)是目前探测X射线和γ射线的最好材料之一。将241Am和137Cs辐射源作用于像素CdZnTe探测器，通过实验和仿真分别得到能量谱估计、能量分辨率和峰值效率。由实验和仿真结果得出:在662 keV的高能量下，厚度较大的CdZnTe探测器可获得更高的能量分辨率和峰值效率，但在59.5 keV低能处会出现拖尾升高和电荷损失的现象;厚度较薄的探测器在低能处的特性反而更好。
碲锌镉 探测器 能量谱 能量分辨率 峰值效率 cadmium zinc telluride detectors energy spectrum energy resolution photopeak efficiency 强激光与粒子束
2014, 26(3): 034001
1 东南大学物理系, 江苏 南京 211189
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
随着科学技术的不断进步和发展,越来越多的新型复合材料构件在工业制造过程中被采用,然而复合材料 在服役过程中一旦损坏将造成巨大的损失,因此对复合材料的结构健康检测显得十分重要。将布拉格光纤 光栅(FBG)传感技术应用于玻璃纤维复合材料薄板检测,采用主动冲击的方式在玻璃纤维复合材料板上 激励声波,采集损伤前后的冲击响应信号,研究了基于小波包能量谱冲击响应的损伤识别。通过小波包分解, 得到损伤前后的小波能量谱变化比直方图,比较图中各阶小波包能量比,能够实现复合材料的损伤识别。
光电子学 光纤光栅 冲击响应 复合材料 小波包能量谱 optoelectronics fiber Bragg grating impulse response composites wavelet packet energy spectrum
1 南京航空航天大学 民航学院，江苏 南京 210016
2 南京航空航天大学 航空宇航学院，江苏 南京 210016
以光纤布拉格光栅(FBG)为传感网络，构建了复合材料冲击载荷实时在线监测系统，研究了基于小波包特征提取及支持向量回归机的光纤-碳纤维复合材料结构冲击定位方法。针对同一冲击点，分析不同传感信号，获得了冲击响应信号小波包能量谱，分析结果表明小波包能量谱中特定阶数对冲击敏感。改变冲击点位置研究小波包能量谱与冲击位置之间的关系，提出将第6阶小波包能量值作为冲击定位的特征向量。采用支持向量回归机建立样本数据的回归模型，预测冲击载荷位置，并对支持向量机的相关调整参数进行了优化。实验表明，支持向量机的网络测试误差为4.81％。研究结果可为碳纤维复合材料(CFRP)层状结构的冲击性能评估提供可行的实验方法。
光纤光栅传感器 复合材料构件 冲击载荷定位 小波包能量谱 支持向量回归机 Fiber Bragg Grating(FBG) sensor composite component impact load position wavelet packet energy spectrum Support Vector Regression(SVR)
1 清华大学 精密仪器与机械学系 精密测试技术与仪器国家重点实验室， 北京 100084
2 燕山大学 仪器科学与工程系，河北 秦皇岛 066004
为了解决安瓿内漂浮物与悬浮物的识别问题，提出了一种基于小波包能量谱的特征提取和基于支持向量机的识别方法。首先，通过图像序列差分及点检测分割提取杂质存在区图像作为目标区；然后，将目标区沿安瓿瓶轴线方向逐行叠加形成一维信号，对一维信号进行小波包分解，采用主成分分析法提取小波包分解特征向量中独立主成分；以小波包特征向量中独立主成分的能量谱作为异物类型特征，将提取的特征作为支持向量机的输入向量，采用序列最小优化方法实现训练样本快速分类。实验过程中选择不同类型的核函数和相应参数进行训练和测试，实验结果显示，相对于传统BP网络，SVM将识别用时减少近60%，识别精度提高了35%，能够满足在生产中对浮类杂质的提取和快速识别的要求。
小波包能量谱 主成分分析 特征提取 支持向量机 类型识别 wavelet packet energy spectrum primary component analysis feature extraction Support Vector Machine(SVM) type recognition 光学 精密工程
2009, 17(11): 2794
国防科技大学 电子科学与工程学院，湖南 长沙 410073
为适应复杂时变、低信噪比的非协作卫星通信环境，提出了基于能量谱和双谱切片的双通道卫星通信信号快速盲检测方法。首先，计算信号的能量谱进行能量检测；然后，利用能量谱快速计算双谱切片实行双谱检测；最后，综合两类方法的检测结果。该方法同时利用了信号的二阶和三阶统计信息，增加了检测可利用的信息量，有利于检测性能的提高。仿真实验表明，在相同的低信噪比条件下，该方法的检测概率比单独用其中一种检测方法提高了约10％，而计算量相对于能量检测则基本没有增加，基本满足了非协作卫星通信的快速实时、低信噪比等要求。
信息处理技术 盲检测 能量谱 双谱切片 卫星通信 信号检测 information processing technology blind detection power spectrum bispectrum slice satellite communication signal detection 光学 精密工程
2009, 17(10): 2535
南京航空航天大学,智能材料与结构航空科技重点实验室,江苏,南京,210016
基于结构振动监测技术,采用小波包分析方法对采集的结构振动信号进行了小波分解.介绍了小波包分解技术,提出将小波包能量谱作为损伤指标用以表征结构的损伤状态.在相同损伤位置不同损伤程度、不同损伤位置相同损伤程度的两种情况下对试件进行了六种不同损伤工况的振动信号分析.数据分析结果表明,结构的损伤将导致结构振动信号小波包分解中特定阶数的能量增加,而所提出的损伤指标对结构的损伤程度、损伤距离及损伤位置与光栅传感器之间的角度均敏感,实验中能够识别12 g重物且距离光纤光栅传感器30 cm的损伤,表明对智能结构的在线损伤识别是可行的.
光纤光栅型智能结构 损伤识别 小波包能量谱 光学 精密工程
2007, 15(11): 1731
