基于局部对称重加权惩罚最小二乘的拉曼基线校正

拉曼光谱分析技术具有快速响应、非接触、检测限制小、灵敏度高的优点,广泛应用于生产生活的众多领域。然而实际测得的原始拉曼光谱总会有不同程度的基线漂移,严重影响光谱分析的有效性和准确性。针对现有基线校正方法容易造成估计基线偏低、校正后光谱抬升的问题,提出了一种基于局部对称重加权惩罚最小二乘(LSRPLS)的基线校正算法,该算法在非对称惩罚最小二乘的基础上,使用softsign函数引入局部对称加权的思想,对光谱中无谱峰的基线区域赋予相近的权重,并通过迭代调整估计基线的权重。在模拟和实际拉曼光谱上分别进行了验证。实验结果表明:LSRPLS基线校正算法不仅能对不同类型的光谱基线进行校正,而且与现有的基线校正方法相比,具有更高的准确度和稳定性。基线校正后的光谱在主成分空间上的聚集度得到提升,模型的分类准确性明显提高,说明LSRPLS算法在去除基线的同时,能够保留光谱的有效信息,为拉曼光谱的进一步分析提供了依据。     

一种最小长度约束的EMD包络拟合方法

 经典经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)采用三次样条插值方法进行包络拟和,存在较严重的"过冲"现象。在研究该问题已有方法基础上,提出了一种基于最小长度约束的包络拟合方法,以包络曲线长度最小为目标函数,采用Lagrange求极小值法优化极值点处的导数值,然后采用分段三次Hermite函数插值方法进行包络拟合,得到平滑包络线.实验表明该方法能有效地克服三次样条插值法的"过冲"现象和分段抛物线插值法的人为弯折现象,能拟合出更平滑的包络线,使得EMD分解更准确,有效改善模态混淆问题.     

基于EMD的红外遥测光谱信号预处理新方法

利用红外遥测光谱仪远距离快速、准确地探测污染气体并给出定性鉴别结果,必须对遥测光谱进行预处理,消除高频噪声和低频基线的干扰,提取出污染气体的特征光谱信号。针对现有方法的不足,提出采用具有自适应特性的EMD方法,对光谱信号进行无参数分解,提取出高频噪声与低频基线,实现了红外遥测光谱的预处理。经过该方法处理,光谱信号全局评估系数RMS1平均值达到0.141,局部评估系数RMS2平均值达到0.182,综合评估系数RMS*平均值达到0.026,明显优于小波方法。实验结果表明,EMD方法用于红外遥测光谱信号去噪与基线校正,算法简单,运行可靠,可使问题得到有效解决。     

利用多数据处理方法提高LIBS谱信号质量

基于分段光谱特征值提取法和小波变换算法等多个数据预处理方法,分别针对分段基线差异及光谱噪声等严重影响激光诱导击穿光谱(LIBS)信号质量的主要影响因素,开展光谱信号预处理研究.基于实验室LIBS实验装置,通过实验验证,基于多通道光谱仪不同波段光谱特征值提取,提出了一种简单易行的多组数据中特征值点连接的方法,有效地提高了LIBS光谱信号的基线平直度,并得出以小波变换算法进行LIBS谱线信号去噪的最佳算法参数.在上述工作的基础上,使用基于误差反向传播的人工神经网络方法,实现了纯铜和不锈钢等物质种类的有效识别,研究结果表明,综合利用多数据处理方法进行LIBS技术中光谱信号处理可以有效提高谱线分析和识别的质量.     

基于广义Whittaker平滑器的拉曼光谱基线校正方法

拉曼光谱的频率、强度及偏振特性表征散射物质的独特性质,是研究物质结构及组成成分的特征光谱,因而得到了广泛应用。但是,基线漂移现象会给拉曼光谱的定量分析带来不利影响。为了校正拉曼光谱基线漂移,提出了一种结合导数谱峰检测与Whittaker平滑器的基线校正算法。利用拉曼二阶导数光谱检测并标定谱峰区域;Whittaker平滑器结合标定信息计算非谱峰区域的拟合曲线,并同时对谱峰区域进行平滑插值,最终得到整个光谱的基线估计。将该算法应用于模拟和实际拉曼光谱进行基线校正,结果表明,算法可以同时实现光谱去噪与基线估计,而主成分分析结果的改善进一步验证了该算法的有效性。     

基于作用距离的红外探测系统工作波段选择方法

选择合适的工作波段对获得性能优越的红外探测系统具有十分重要的意义.通过对红外探测系统与高光谱遥感工作波段的选择原则进行比较,从探测原理出发,结合高光谱遥感类间可分性的波段选择思想,发展了一种基于作用距离的波段选择方法.仿真结果表明,这种方法是可行的,能有效地计算出符合要求的工作波段参数.     

基于波段选择估计PSF的高光谱图像运动模糊盲校正方法

结合双三次插值处理和基于方向滤波的图像维去模糊算法,提出了基于波段选择估计图像点扩散函数的高光谱图像盲校正方法,以降低光谱维冗余信息对复原精度的影响.校正实验结果表明,提出的方法能够对不同卫星振动模式引入的运动模糊进行有效校正,能够同时提高高光谱图像空间维质量、减小光谱维失真.     

基于聚类和联合偏度与峰度指数的高光谱数据波段选择算法

高光谱数据的光谱分辨率高,数据量大,在提供丰富、详细的地物或目标信息的同时,不同光谱波段特别是相邻波段间有较强的相关性,导致光谱波段之间有大量冗余信息。针对这一问题,面向高光谱异常检测,提出了基于聚类和联合偏度与峰度指数的波段选择方法。首先利用虚拟维度进行估计,确定高光谱数据的本征维度,再结合最大-最小距离的思想进行聚类中心的更新,避免了随机选取的初始值可能导致距离太近的问题。然后,考虑到异常目标常常表现为不满足背景高斯分布的特点,使用联合偏度与峰度指数作为准则函数进行波段选择,有效选择出了重要波段。在三组代表性高光谱数据集上进行了实验,结果表明本文所提出的算法有效提升了高光谱异常检测的效果并降低了虚警率。     

基于Matlab实现函数逼近

为满足工程应用中对数据处理的需要,讨论基于Matlab实现函数逼近的三种方法:插值、拟合和神经网络逼近.在介绍基本原理的基础上,利用Matlab的插值和拟合函数,结合实例对分段线性插值、Hermite、三次样条插值及最小二乘曲线拟合法的Matlab实现方法进行研究.设计非线性函数逼近的BP神经网络,通过网络训练、仿真达到了预期的效果.所有结果表明,采用不同的逼近方法,利用Matlab编程可以简单、有效地实现函数逼近.     

特征光谱还原的导弹尾焰识别算法设计

因大气吸收因素,天基红外探测器在2.7 μm,4.3 μm波段附近探测不到大气层内导弹尾焰,本文提出光谱还原算法,根据除这两波段外的其他波段处的辐射强度,估计出这两波段处的辐射强度,运用高斯函数和一元二次函数单波峰、可调节的特性,还原2.7 μm,4.3 μm附近的波峰,使得天基红外探测器可实现大气层内的导弹探测识别,并提出理论数据库的构建理论,弥补当前导弹尾焰光谱数据库更新周期长,数据量大的不足,考虑实际上探测器光谱分辨率有限,提出四点线型判断算法,利用光谱角测度,在计算机上仿真,证实此系列方法可行。     

分段三次Hermite插值在自动测试系统数据补偿中的应用

在电子装备自动测试系统中,要提高测试结果的准确性,通道校准技术必不可少。在获取通道校准数据之后,将分段三次Hermite插值应用于自动测试系统数据补偿过程中,能在一定程度上减少测试误差。使用该方法处理某电台自动测试系统输出通道校准数据,取得了较好的效果。     

一种改进的SmartAGC扩频干扰抑制技术

针对现有SmartAGC干扰抑制技术对噪声和杂波干扰处理能力不足,对强干扰信号检测跟踪不准的缺点,提出一种改进的SmartAGC技术。该技术在包络检波模块中,利用分段三次Hermite插值多项式拟合曲线法获取原始信号包络,其包络比用希尔伯特变换法得到的更加平滑,并通过包络滤波算法对信号进行修正,消除幅度噪声和杂波干扰带来的影响。仿真结果表明改进的SmartAGC技术用于直接序列扩频系统可以明显提高系统抗干扰的性能。     

IRFPA的一种新的非均匀性校正算法

提出在IRFPA非均匀性校正中使用埃尔米特插值方法，与其他传统方法相比较具有运算量小，修正效果好，易于实现等优点。在既有乘性噪声，又有较强加性噪声的情况下，仿真效果优于拉格朗日分段线性插值算法，是一种新的非均匀性校正算法。     

基于有理四次Hermite插值和PSO的EMD包络线拟合算法

针对经典三次样条插值在EMD分解中存在undershoot现象,模态混叠问题及分段三次Hermite插值不够灵活等问题,提出一种基于有理四次Hermite插值和PSO的EMD包络线算法.该算法利用有理四次Hermite中的形状参数调整曲线形状,并采用粒子群优化算法从曲线簇中找到最优平滑包络线.通过仿真信号实验和非平稳信号实验,表明该方法能够有效克服传统方法带来的undershoot问题,改善模态混叠效应,同时分解后的IMF分量正交性和能量保存度指标亦均优于经典CSI方法和PCHI方法.     

基于红外被动测距的基线拟合算法研究

为了实现红外光谱被动测距技术的准确测距以及透过率的精确计算,采用插值法进行了基线拟合算法研究。以氧气A带为例,利用逐线积分计算出A吸收带两边的带外数据,采用多种插值拟合方法来拟合,进行了详细的理论分析和仿真验证。通过几种拟合结果的对比,多项式插值拟合取得了比较好的结果,拟合精度最高。结果表明,多项式插值拟合基线算法为建立透过率和距离等条件的数据库提供了方法,为被动测距的实时测量提供了坚实的基础。     

双振镜扫描的最小二乘与网格法混合校正模型

为了使2维振镜扫描系统在大角度扫描状态下减小非线性畸变误差,针对纯理论校正无法克服系统自身各种误差的缺陷,提出了基于坐标角度映射关系的校正模型。利用曲面最小二乘拟合的方法,建立坐标点的误差补偿曲面可以有效提高校正精度,仿真测试的平均误差在15μm左右,利用分段线性插值插入网格校正表可以大幅提高扫描速率,扫描速率达到25m/s左右。结果表明,该模型对于扫描非线性实时动态校正有一定的效果。     

Sampling concerns in scanline algorithms

This paper investigates the problem of providing suitable interpolation for scanline algorithms. These algorithms are of interest, as they are parallelizable. A structure for analyzing the problem is given. The theory in regard to resampling is developed in the context of a scanline algorithm for image rotation. The theory is compared to results arrived at in practice. Alternative interpolation schemes are discussed, including the use of a cubic Hermite interpolator. The paper points to theoretical limitations of scanline algorithms     

A collocation-Galerkin finite element model of cardiac actionpotential propagation

A new computational method was developed for modeling the effects of the geometric complexity, nonuniform muscle fiber orientation, and material inhomogeneity of the ventricular wall on cardiac impulse propagation. The method was used to solve a modification to the FitzHugh-Nagumo system of equations. The geometry, local muscle fiber orientation, and material parameters of the domain were defined using linear Lagrange or cubic Hermite finite element interpolation. Spatial variations of time-dependent excitation and recovery variables were approximated using cubic Hermite finite element interpolation, and the governing finite element equations were assembled using the collocation method. To overcome the deficiencies of conventional collocation methods on irregular domains, Galerkin equations for the no-flux boundary conditions were used instead of collocation equations for the boundary degrees-of-freedom. The resulting system was evolved using an adaptive Runge-Kutta method. Converged two-dimensional simulations of normal propagation showed that this method requires less CPU time than a traditional finite difference discretization. The model also reproduced several other physiologic phenomena known to be important in arrhythmogenesis including: Wenckebach periodicity, slowed propagation and unidirectional block due to wavefront curvature, reentry around a fixed obstacle, and spiral wave reentry. In a new result, the authors observed wavespeed variations and block due to nonuniform muscle fiber orientation. The findings suggest that the finite element method is suitable for studying normal and pathological cardiac activation and has significant advantages over existing techniques     

Nonlinear interpolation of mandibular kinesiographic signals byapplying sensitivity method to a GMDH correction model

The purpose of the present paper was to propose an improved nonlinear interpolation method for estimating distorted kinesiographic recording of interlattice points in space, and to evaluate its correction accuracy. The group method of data handling (GMDH) correction method we have reported previously is essentially different from other geometric correction methods in the sense that the GMDH correction model can be adapted to the measurement environment in which kinesiographic signals are subject to ferromagnetic interferences. Due to its inherent structure, however, our previous GMDH correction model was restricted to kinesiographic signals representing lattice points in space. In this paper, we explored the sensitivity method for GMDH correction modeling. This provides for nonlinear interpolation of kinesiographic signals for interlattice points. Nominals, i.e., true values, of 3-D coordinates of the interlattice points were determined by means of a mandibular jaw movement simulator together with simultaneous recording of distorted kinesiographic signals which corresponded to the nominals. Distorted signals were corrected by the new method of correction modeling. A mean estimation error of 0.16 mm (SD 0.19 mm) was determined for 24 interlattice coordinates. Thus, nonlinear interpolation by the sensitivity method was confirmed to be effective.