基于曲线拟合的块匹配法应用于FBG图像解调系统

随着嵌入式技术的迅猛发展,利用嵌入式处理器构建FBG图像解调系统实现大量传感数据的实时、实地快速处理成为可能.受运动估计算法中块匹配法的启发,考虑到质心法的不足,本文将曲线拟合的块匹配法应用于嵌入式FBG图像解调系统,测量FBG光斑的位移值.实验结果表明,目标经过块匹配处理后,用二次曲线拟合绝对差和(SAD),值,得到的最小块误差(MBD)点具有亚像素精度定位,用该算法对FBG解调系统解调,具有稳定性好、精度高、收敛速度快的优点,解调结果十分理想,适合应用于嵌入式FBG传感系统的光斑图像解调.     

基于图像分解和稀疏表示的图像去噪修复方法研究

传统的图像去噪方法大致可分为空域去噪和变换域去噪两类。常见的图像空域去噪方法包括邻域平均、空域低通滤波、空域中值滤波等。邻域平均法是一种典型的局部空域处理的去噪算法,其缺点是处理后的图像存在一定的模糊度。空域低通滤波方法通过低通卷积模板在图像空域进行二维卷积来达到去除图像噪声的目的。     

基于平稳小波变换邻域系数萎缩的图像去噪法

为消除图像去噪过程中普遍存在的边缘失真,先利用Canny边缘检测算子提取含噪图像的边缘特征,使边缘图像的像素点和含噪图像的像素点一一对应,将含噪图像中边缘像素点的值设零,再将得到的去掉边缘信息的含噪图像进行二维离散平稳小波变换,对小波系数采用基于邻域的方法进行系数萎缩.该算法充分考虑了平稳小波系数的邻域性质,对处理后的小波系数进行平稳小波反变换得到平滑去噪图像,最后将边缘图像嵌入平滑图像中得到去噪后的图像.该算法能够在去除噪声的同时较好地保护图像的边缘,是一种有效的图像去噪法.     

一种改进的非局部均值去噪算法*

针对非局部均值去噪算法在图像块相似度计算方面存在的不足,提出计入图像旋转对相似度贡献的、效果更好的图像块匹配算法.为了获得与给定像素点邻域相似的图像子块,首先对给定像素点周边的相关邻域子块按灰度值大小排序,计算其与同样按灰度值大小排序的给定像素点邻域子块之间的距离,据此筛选出灰度分布相似的图像子块作为候选集,更进一步在候选集中选出结构上更为相似的图像子块.同时为了克服噪声影响,在计算子块相似度之前对输入图像进行预滤波处理.实验表明,与原始的非局部均值去噪算法相比,文中算法在峰值信噪比、平均结构相似性及主观视觉效果等方面均具有一定优势,特别是在噪声较大时,文中算法的去噪效果更好.     

基于系数相关性的小波变换红外图像去噪

提出了一种基于层内邻域相关性的正交小波变换红外图像去噪算法.首先对红外图像进行离散小波变换,分别对各个分解层的高频子带进行处理;考虑到小波系数的层内邻域相关性,通过基于最小均方误差算法的邻域小波系数向量估计小波系数,然后由估计的高频子带小波系数,通过小波反变换得到去噪图像.仿真结果表明,该红外图像去噪算法能有效去除图像噪声,在峰值信噪比和主观视觉质量等方面都有明显改善.     

混合相似性权重的非局部均值去噪算法

针对传统非局部均值(NLM)滤波在噪声标准差较大时,加权欧氏距离不能真实反映邻域块相似度的问题,提出一种新的混合相似性权重的非局部均值去噪算法。首先,利用平稳小波变换的特点对噪声图像进行分解,并利用滤波函数对细节子带进行预去噪处理;然后,根据预去噪图像计算块间相似性参考因子,并使用其替换传统NLM算法中高斯核函数;最后,为使相似性权重更符合人眼视觉系统(HVS)特点,使用基于图像结构感知的块奇异值分解(SVD)方法定义邻域间相似性度量,与传统NLM算法相比能更为真实地反映邻域间相似度。实验结果表明,混合相似性权重的非局部均值去噪算法较传统NLM算法在视觉上能更好地保留纹理细节及边缘信息,而且结构相似度(SSIM)指标较传统NLM算法也有一定提高,在噪声标准差较大情况下具有有效性和鲁棒性。     

邻域统计检测的双树复小波图像去噪

针对现有的脉冲噪声去除算法在去噪性能和计算效率上的缺陷,提出了基于邻域统计检测的双树复小波图像去噪算法。根据噪声的灰度特征、邻域像素的多数原则以及灰度偏差等统计特性进行噪声检测,充分利用双树复小波变换的优秀特性,在双树复小波域中用光滑可导的阈值函数以及自适应阈值对噪声图像进行去噪处理,最后用去噪图像中的像素,替换噪声图像中对应的噪声像素以得到最终的去噪图像。实验数据证明,所提出的方法优于部分最新提出的算法,具有较好的去噪性能和快速的计算效率。     

基于稀疏表达的图像文档二值化技术仿真研究

研究了针对文档图像或者图形图像的去噪算法.传统二值化文档图像去噪算法无法满足识别准确性的需要的缺陷,利用文档图像或者图形图像中的线段方向信息,提出了一种利用曲线波变换和基追踪去噪算法相结合的图像去噪算法.首先进行曲线波变化,从而得到一个噪声图像的稀疏表达,然后利用基追踪去噪算法得到一个对无噪声图像的最优估计.在最优化计算过程中引入了对图像噪声的估计,从而能获得更好的图形去噪效果.实验显示改进的方法能较传统方法能够提供更好的去噪结果.能为图形处理提供良好的输入图像,可被图形识别和处理系统广泛应用.     

基于卡尔曼滤波算法的嵌入式光纤光栅解调系统

针对目前光纤光栅解调系统算法复杂，需要借助上位机进行解调的不足，设计了一种基于卡尔曼滤波算法的嵌入式光纤光栅解调系统。该系统在STM32嵌入式平台上采用卡尔曼滤波算法，结合趋势判断算法实现了FBG中心波长的快速解调。实验结果表明，系统的测温精度可达±0.1℃,对FBG温度传感器中心波长的解调稳定性可达±3 pm,温度与波长线性变化的拟合度可达0.998以上，能够满足实际工程应用的需求。     

基于NSCT域邻域收缩的SAR图像去噪

针对合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像受到相干斑噪声的干扰,严重影响了SAR图像的后续处理的问题,提出一种在非下采样轮廓变换（Nonsubsampled Contourlet Transform,NSCT）域将中值滤波和邻域收缩法相结合的SAR图像去噪算法。该算法对原始SAR图像进行NSCT分解,得到低频子带和高频子带图像,对低频子带使用中值滤波处理以去除低频子带中的低频噪声,利用NSCT分解系数之间的相关性,使用邻域收缩法对子带图的系数进行收缩,以消除高频子带中的高频噪声。实验证明,该算法与小波域邻域收缩去噪算法和NSCT硬阈值去噪算法相比,在去噪性能和视觉效果方面均有所提高,在消除噪声同时可以较好地保护纹理细节信息。     

强度解调的光纤光栅振动检测硬件电路设计与实验研究

在对光纤光栅强度解调方法研究的基础上,利用FastFET放大器AD8065设计了高速光电转换电路,并基于边缘滤波强度解调原理构建了光纤光栅振动检测系统。该系统具有成本低、解调速度快等特点。在实验中,引入使用美国国家仪器（NI）有限公司的电子电路仿真软件Multisim的仿真实验与构建的光纤光栅振动检测系统进行对比。实验结果表明,光纤光栅振动检测系统具有良好的幅频响应,频率响应范围可达5 Hz~1000 Hz,为光纤光栅振动检测提供了一种新的可靠手段。     

基于DSP的光纤布拉格光栅波长解调系统

波长解调技术是光纤布拉格光栅在温度、应变测量等领域应用的关键技术,提出并实现了一种基于可调谐Fabry-Perot滤波器的波长解调系统设计方案.系统使用扫描控制信号作用于可调谐Fabry-Perot滤波器,DSP对扫描控制电压和布拉格光栅的反射波峰进行采样与处理,通过标准具和参考光栅对Fabry-Perot滤波器进行标定,使用数字滤波提高了数据的稳定性和分辨率.实验表明,该系统的解调效果很好,在结构简单的基础上能取得较好的精度与分辨率.     

煤矿用光纤Bragg光栅火灾探测系统研究

采用特殊合金材料封装制作了光纤Bragg光栅火灾探测器,温度传感实验表明,该火灾探测器的温度灵敏度是裸光栅的1.755倍,实现了温度的增敏;应用该火灾探测器与光纤光栅波长解调仪、数据传输和控制总线、数据控制中心等设计了煤矿用光纤Bragg光栅火灾探测系统,该系统采用光纤光栅波长解调仪对由现场感温光栅反射回的光信号进行波长解调并测试波长的变化率,通过该波长变化率获知是否发生火灾。实验表明,该系统具有较高的火灾探测准确率,并能缩短报警时间。     

光纤布拉格光栅大应变传感器的设计和仿真

为了解决充气结构,大应变难以测量的问题,使系统得到正确的监测和监控,设计了一种粘贴式光纤布拉格光栅(FBG)大应变传感器。通过在被测材料和光纤布拉格光栅之间增加过渡材料的方式减小平均应变传递率,由FBG对微小应变的敏感性来测量相应的被测材料的较大应变。基于应变传递理论,用有限元仿真分析的方法对传感器的结构尺寸、材料性能等参数进行优化,实现了0.05%-2%的应变测量范围和0.05%的应变测量精度。为传感器的研制提供了重要依据。     

一种对偏振敏感的光频域反射光纤布拉格光栅传感系统解调方案

为解决光纤光栅传感系统对横向应变的测量问题,提出了一种基于光频域反射技术的对偏振敏感的准分布式光纤布拉格光栅传感系统解调方案,该方案通过跟踪光纤光栅传感系统的偏振相关损耗为横向应变的测量提供信息.建立了系统的理论模型,分析了均匀光纤布拉格光栅在准分布式系统中的偏振特性以及偏振敏感的解调系统原理,讨论了该方案在测量横向应变的优越性,以光栅长度和双折射量值作为参数,对传感系统的偏振相关损耗变化规律进行研究.研究结果表明,本文提出的方案可以为在准分布光纤光栅传感系统中根据偏振相关损耗的变化实现对横向应变的准确测量提供理论依据.     

基于光纤光栅和虚拟仪器的桥梁监测技术研究

光纤光栅传感网络采用波长进行编码,对物理量进行全光测量,是大型结构监测理想的传感技术。虚拟仪器在信号分析、数据存储、网络传输等方面为开发测试系统提供了优越的条件。光纤光栅传感网络与虚拟仪器结合的大型桥梁健康监测技术满足了工程实践的迫切需要。     

基于光纤布拉格光栅湿度传感器的研究

文章基于光纤布拉格光栅对温度、湿度等敏感的基础上,分析了以聚酰亚胺（PI）薄膜为湿敏涂层,当湿度变化时,由于涂层的膨胀,导致光纤布拉格光栅产生应变,从而对湿度传感。理论分析与实验证明,光纤布拉格光栅湿度传感器是一种性能良好的湿度传感器。     

基于FBG传感器皮革弹性测量设计与实现

提出一种基于FBG(Fiber Bragg Grating)光纤光栅传感器实现皮革弹性测量中温度、因温度变化引起的皮革纤维受力变形长度变化量和拉伸力引起的皮革纤维受力变形长度变化量三个参数被测量。采用用宽夹子把皮革样品两端固定好,并把一个FBG1传感器固定在夹子上,并在沿皮革样品发生形变方向放置FBG2传感器来解决皮革弹性变形和温度相互交叉感染问题;同时采用镀层FBG来提高FBG传感器的灵敏度。实验表明,三个参数能被精确和同时测量;并且FBG传感器灵敏度也被提高了8～13倍。     

提高光纤光栅应变传感和振动传感测量精度的一种方法

采用匹配的双光纤光栅组成传感头和采用匹配的光纤光栅组成检测光路,使应变、振动引起的波长移位放大了一倍,从而使这种传感器的测量精度提高一倍。     

基于光纤光栅传感的根式沉井静载实验研究

应用光纤光栅传感网络测量桥梁根式沉井在破坏性静载荷实验中的应力变化。进行现场实验,根据有限元分析,多通道光纤光栅传感阵列设计安装在沉井的合适位置。根据沉井土层的分布情况,共布置10层光纤光栅传感元,每层包括8个光纤光栅应变计和1个光纤光栅温度补偿器。布置安装的光纤光栅传感系统通过对每层8个应变点的监测,可以准确测量同一水平结构层的应力变化分布。实验结果表明,光纤光栅传感网络可以在全程载荷实验过程中,监测桥墩的应力变化,为桥梁的安全运营提供了可靠的依据。