Increasing the audio watermark data rate in the construction of ubiquitous acoustic spaces

We propose “Ubiquitous Acoustic Spaces,” in which each sound source can emit some address information with audio signals and allow automatic access to its related cyber space, using handheld devices such as cell phones. In order to realize this concept, we have considered three types of extraction methods: acoustic modulation, audio fingerprints, and audio watermarking. We have proposed a novel audio watermarking technique, which allows contactless asynchronous detection of embedded audio watermarks through speaker and microphone devices. However, its embedding data rate was around 10 bps, which was not sufficient for embedding generally used URL address texts. Therefore, we have extended the embedding frequency range and proposed a duplicated embedding algorithm, which uses both the previously proposed frequency division method and the temporal division method together. By these improvements, the possible embedding data rate could be extended to 61.5 bps, and we could extract watermarks through public telephone networks, even from a cell phone sound source. In this paper, we describe our improved watermark embedding and extracting algorithms, and present experimental results on watermark extraction precision under several audio signal capturing conditions. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 165(1): 42–51, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience. wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20758     

基于线阵CCD的手机屏幕瑕疵检测器的设计

以改善手机屏幕质量传统人工检测方法的稳定性和可靠性为目的,制作了1款基于线阵CCD的手机屏幕划痕类瑕疵检测器.采用CCD相机和单稳态触发器为核心器件对信号采集、信号处理和功能模块电路进行了设计,可单独提取出划痕信号并将其整形为矩形脉冲.基于此,可以对手机屏幕表面3cm×3cm区域内,宽度≥0.08mm的划痕进行快速识别并报警,并能实现对0～9以内,最小间距达0.5mm的划痕数目进行准确分辨和实时统计.该检测器可应用于手机生产流水线,实现对手机屏幕质量的在线实时、高效检测.     

矿用输送带纵向撕裂视听融合检测方法

输送带撕裂检测是煤矿安全生产中非常重要的部分。本文提出了一种新的输送带纵向撕裂检测方法—视听融合检测方法。视听融合方法使用可见光CCD和麦克风阵列采集输送带在不同运行状态下的图像和声音。通过对采集到的图像和声音进行处理和分析,分别提取出正常、撕裂和划伤的图像和声音特征。然后利用机器学习算法对提取的图像和声音特征进行融合和分类。实验结果表明:视听融合检测方法对输送带纵向撕裂的准确率为96.23%,对于输送带划伤的准确率为93.66%,与现有方法相比,该方法克服了传统机器视觉检测条件的局限性,对于输送带撕裂检测更加准确可靠。     

Measurement of space charge distribution in epoxy resin

Internal space charge behavior of insulating materials has recently attracted attention of many researchers, and a large number of experimental studies were carried out by using the materials for dc cables, such as XLPE, LDPE, and HDPE. Epoxy resins are used for insulation under strong electric fields in power apparatus and in electronic devices, and we investigated the behavior of internal space charge using the pulsed electroacoustic method. Two types of epoxy resins were studied: insulation-grade and craft-grade. When dc electric fields were applied to the craft resins treated by immersing them into room-temperature water for 8 and 24 h, positive and negative charges accumulated near the anode and the cathode, respectively, and the charge distribution changed with the immersion time. On the other hand, no charge was observed in the insulation-grade epoxy resin. Next, we treated the samples by immersing them into 100 °C water for 8 h. When the sample was treated for 8 h, hetero charge distribution, which means positive charges near the cathode and negative charges near the anode, was observed. This result is consistent with a previous paper reporting that by chemical analysis, secondary decomposition had occurred. These results show that water and temperature influence the internal space charge behavior of epoxy resins. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 129(3): 9–16, 1999     

Space charge distribution for various glass materials under DC stress

Space charge accumulation for various glass materials under DC stress was studied by using a pulse electroacoustic (PEA) method. We should make an acoustic matching between the sample and electron on the high‐voltage side when the hetero‐space charge distribution in glass materials is measured. The acoustic pressure wave generated from the induced charge at the high‐voltage side is canceled by the reflected one generated from hetero‐charge accumulated in the sample. Large hetero‐charge is observed in the glass materials containing MgO and CaO compound compared to the quartz glass containing no such compounds. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 148(1): 19–27, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10260     

基于YOLOv7的驾驶人使用手机与抽烟行为识别方法

针对机动车驾驶人驾驶过程中使用手机与抽烟行为威胁交通安全的问题,本文提出了一种基于YOLOv7的改进网络模型。首先使用MobileNetv3主干网络代替原版YOLOv7的主干网络,减少模型参数量与计算量,提升模型的处理速度;利用深度可分离卷积、亚像素卷积搭建改进特征金字塔分支并与原版特征金字塔的输出特征层进行融合,丰富特征信息,增强特征提取效果;最后利用特征加强模块对融合特征层进行强化,提升特征层通道及区域两个方面的关注度。实验结果表明,改进网络模型的平均精度均值为95.33%,检测速度为75.31 fps,相比于原版YOLOv7网络的平均精度均值提高了6.84%,检测速度增加了17.25 fps。改进网络模型在满足实时检测的基础上具有较高的检测精度,能够实现对驾驶人使用手机与抽烟行为的实时、准确识别。     

手机电池过充电保护失效分析和建议

从实际出发,发现在某种情况下部分质量较差手机电池电路存在过充电保护失效问题,对此问题分析和提出建议.该问题是隐性的,消费者一般难以发觉,令手机电池存在安全隐患.     

基于EMD和自相关分析的轮胎音频信号处理

路面的基础激励与路面平整度有着密切的关系,传统的方法很难有效的提取路面施加于轮胎的周期信号。为了通过轮胎音频信号来分析路面平整度,本文采用EMD与自相关分析相结合的方法处理实际工程中所采集的路面轮胎音频信号。首先对原始信号进行经验模态分解,得到理论意义上的固有模态函数;然后对各分解层做自相关分析,判别每层IMF中是否含有周期信号;最后通过频谱分析,有效提取相应周期信号的频率和幅值,进而计算出路面基础激励的频率值,标定路面的平整度。试验结果表明,路面较平整的路段基础激励全部在100Hz以下,且基础激励越大,路面平整度越差;同时该方法也为检测路面平整度提供相应的科学依据。     

基于Android的运动状态识别分析系统设计

从数据采集、运动状态识别及识别结果显示3个方面,设计基于Android的运动状态识别分析系统。在硬件电路方面,本系统使用MPU6050加速度传感器采集数据,并做预处理。在软件方面,运动状态识别算法在手机APP的后台实时处理数据。首先对接收的6组数据进行预处理,检测并统计识别步数;其次运动周期提取,计算挥拍次数及平均挥拍速度;然后对运动周期内的数据进行标准化处理,调用个人特征数据库进行运动识别,实现越用越准;最后将结果通过基于Android的手机APP界面进行显示。在系统测试中,能够计算出挥拍次数、平均挥拍速度、步数,同时能够识别出羽毛球、乒乓球两种运动模式和高远球、弧旋球等8种运动动作,识别率达到90%以上。     

小波变换在局部放电声信号提取中的应用

在电力设备外表面设置的声传感器可以获取局部放电的声信号,文中使用高精度的声信号采集装置来采集局部放电声信号,并对实测信号的特性进行分析。由于局部放电信号具有突出的局部瞬变特征,可通过这一特性从含有噪声的原始信号中有效的提取出局部放电信号。本文采用小波变换在时域和频域具有局部瞬变特征的特点,用基于小波变换的消噪算法来提取局放信号。通过对仿真信号和实测信号的处理,表明该算法行之有效。     

Measurements of acoustic waves generated by electrical breakdown in a polypropylene film

Electrical breakdown of a polymer film generates a pressure wave that is believed to include information about the breakdown initiation point. We measured the breakdown pressure wave and the space charge distribution up to the electrical breakdown field by using the pulsed electro‐acoustic method in a 30 µm thick polypropylene film. We discuss electrical breakdown phenomena based on the breakdown pressure wave and the dependence of the space charge distribution on the applied field and temperature. At room temperature, the observed breakdown pressure wave had a pulse‐like shape with a width that depended on the polarity of the applied field. Positive space charge accumulation was observed near the cathode as a hetero space charge near the electrical breakdown field. At 60 °C, the width of the breakdown pressure wave showed no dependence on the applied field polarity and positive space charge accumulation was observed inside the film near the electrical breakdown field. These experimental results suggest that electrical breakdown phenomena are affected by hetero space charge accumulation and that the initiation point of electrical breakdown corresponds to the position of hetero space charge accumulation in 30 µm thick polypropylene film. ©1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 126(3): 1–8, 1999     

非晶硅太阳电池作为空间能源的性能特点

总结了非晶硅太阳电池在器件物理、制造工艺、大规模生产和应用方面所取得的重大进展。文章分析了非晶硅太阳电池作为空间能源系统技术上的主要优势;很高的质量比功率和可弯曲特性;极好的抗辐照性能;良好的高温性能;较高的空间效率和低的制造成本,这是其它太阳电池不具有的优势,使得非晶硅太阳电池能源系统在低成本通信卫星、平流层气球通讯平台,以及空间太阳能电站应用领域内具有较强的竞争力。     

空间太阳电池发展现状及展望

电源系统是卫星的重要分系统之一 ,几乎所有的卫星均需配置一个合适而可靠的电源分系统。电源分系统在整个卫星系统中所占质量的比例是最高的[1] ,因此对电源系统的研究就非常重要。多数地球轨道卫星都采用太阳电池阵与蓄电池联合供电系统。空间的环境非常恶劣 ,温度起伏大 ,高能粒子多 ,使得工作在其中的太阳电池必须具备性能稳定和抗辐照等特性。文中对空间太阳电池系统的发展现状作了较为详细的介绍 ,比较分析了硅太阳电池与其它几种材料的空间太阳电池的发展现状和优缺点 ,得出了硅电池仍是目前空间应用的最佳选择的结论。还介绍了几种高效硅太阳电池及当前的发展水平 ,通过比较分析 ,提出了空间太阳电池的未来研究方向。     

基于空间变换的指针式仪表读数识别算法研究

针对目前指针式仪表图像自动读数识别普遍存在受光照变化影响大,表盘内部阻尼液干扰引起识别精度低的问题,本研究提出了一种基于空间变换的指针式仪表读数识别算法。首先选取指针所在区域的圆心和半径,获得边缘提取的仪表内圈圆弧轮廓,以此确定图像空间变换需要的参数从而将圆弧形的表盘转换成矩形;其次通过图像拼接处理构建无指针图像,在此基础上对刻度线进行校正处理得到刻度线坐标;最后通过减影法提取指针区域中心直线坐标,判断指针与刻度线的相对位置来获取指针读数。光照实验表明,本算法对指针和刻度线识别受光照影响小,经校表实验表明,本研究提出的算法识别速度快、精度高。     

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。     

基于脉冲电声法的同轴塑料电缆空间电荷测量技术的研究进展

空间电荷现象严重制约着高压直流塑料电缆的发展。目前,脉冲电声法（pulse electric acoustic,PEA）是国际上常用的测量固体电介质中空间电荷分布的非破坏性的方法之一。首先从高压脉冲的注入方式出发,简述了几种基于PEA法的同轴塑料电缆空间电荷测量技术;同时,提出了一种基于高压脉冲从测量电极注入电缆试样的改进测量装置,在该装置中通过蓄电池、环氧底座以及光电转换器等将采集数据的示波器进行对地隔离,从而提高了测量系统测量信号的频带宽度;然后,介绍了同轴塑料电缆空间电荷波形的恢复方法;最后,概述了空间电荷测量技术在评估电力电缆老化程度中的应用和未来在线测量空间电荷的可行性及发展方向。     

小波包在声发射信号特征提取中的应用

在分析典型声发射（AE）信号特征的基础上,根据机械故障或损伤引发的AE信号的特征提取原理,首次提出AE信号的小波包特征提取分析法。该方法利用小波包将信号按任意时频分辨率分解到不同频段的特点,可从AE信号中提取和重构出所需的特定时频段（点）上的特征信号,解决了不能从噪声大、频带宽和数据量大的实测AE信号中有效提取特征信号的难题。介绍了该方法的具体算法,并通过仿真研究了该方法在强噪声背景下提取特征信号的能力;将其用于声发射检测的滚动轴承损伤类型及部件的识别,诊断结果十分清晰、可靠和精确。仿真和实验研究均表明了AE信号的小波包特征提取分析法能有效应用于基于声发射技术的状态监测和故障诊断。     

复杂工况下基于时频图像和CNN SVM的管道堵塞识别研究

针对复杂工况下管道系统堵塞状态识别模型精度出现偏差的问题,提出一种基于时频图像和卷积神经网络(CNN)对管道内的堵塞物和三通件个体识别方法.首先,利用声波检测管道得到不同工况的低频声压信号,滤波处理后进行平滑伪Wigner-Ville时频分析得到声信号时频分布图;然后,采用大津阈值分割法对单一和复杂工况时频分布图像进行...     

全尺寸直流电缆脉冲电声法（PEA）空间电荷测量系统设计及声信号衰减与色散补偿

脉冲电声法（PEA）空间电荷测量是交联聚乙烯（XLPE）绝缘直流电缆材料选型与评价的主要技术手段,被广泛应用于直流电缆薄膜试样。但应用该方法测量厚尺寸平板试样和大尺寸同轴试样以研究材料体效应对空间电荷的影响时,声波信号在材料中传播时的衰减与色散将直接影响电荷密度测量的精度和空间分辨率。提出了在空间电荷校准过程中利用理论计算直流电场的方法确定内外电极表面的电容电荷密度,然后计算确定在绝缘介质中传播的脉冲声波信号传递函数（该函数含有衰减和色散系数）,再对原始信号进行反卷积分运算以去除系统响应。在频域利用测量信号乘以传递函数获得脉冲声波信号经过衰减、色散恢复后的信号,从而保证大尺寸直流电缆试样测量中电荷密度及空间分辨率的测量精度。同时,设计了全尺寸直流电缆空间电荷测量系统,并在LabVIEW环境下开发了数据采集与处理系统。     

复杂光流场运动分析与特征提取

针对车辆行车前方场景视频图像序列这-复杂光流场,提出一种基于光流分析的车辆行车环境特征实时提取方法:对同定在驾驶室的摄像机所拍摄的驾驶员视野前方行车视频图像序列进行区域分割,得到3个特征区域,采用五置信点光流算法对其中两个区域的光流场进行光流估计,并应用数理统计方法对其作置信空间和算术平均处理,提高了光流估计的鲁棒性,...