基于S变换的非平稳微小运动自动放大

现有的欧拉视频微小运动放大方法没有考虑视频中运动信息的自动检测,在实现运动放大时需要人为选取感兴趣运动信息处理的合适参数,比如滤波器截止频率、放大倍数等。对于一般的视频,通常无法直观地确定这些参数,而是通过试错来完成。为此,基于S变换提出了一种视频序列中非平稳微小运动的自动放大方法：基于S变换自动确定带通滤波器的即时相关参数并设计了相应的动态滤波器,在此基础上实现了视频微小运动的全自动放大。首先,通过S变换分析出视频中微小运动在各个时刻的瞬时频率;然后,对视频在不同时刻呈现不同频率的情况进行动态带通滤波处理;最后,放大经过带通滤波后的感兴趣运动信息,实现微小运动放大。此外,对于抗噪性能分析,提出了一种视频区域信噪比评价方法。实验结果表明,所提方法在对实际视频进行放大处理时,能够根据运动信息频率的变化自动地获取滤波器、放大倍数等参数,无需人工参与;运动放大后可以动态地展现运动目标的放大效果。同时,准确的动态滤波器在一定程度上能够抑制噪声干扰,使得运动放大效果更加理想。     

基于多平台的FIR数字带通滤波器设计及验证

研究有限长单位脉冲响应滤波技术,是超声回波信号处理中滤除噪声的关键问题。有限长单位脉冲响应滤波技术与无限长单位脉冲响应滤波技术相比,只在原点上存在极点具有全局稳定性。分别在多平台下建立FIR数字带通滤波模型,仿真得到滤波前后的波形,由波形对比判定方法的带通滤波效果。再将在Matlab设计中得到的数据文件导入FPGA中,经VHDL编程获得两种环境下的时域仿真图,判定上述环境下的滤波效果。根据参数设置要求在带通滤波器中测试多种频率下的脉冲波形,进行试验验证。表明Matlab和FPGA多平台开发下的FIR数字带通滤波器具有很好的滤波效果。     

基于递推最小二乘与互补滤波的姿态估计

针对基于微机电系统(MEMS)的惯性导航系统中陀螺噪声较大导致姿态漂移的问题,本文基于递推最小二乘(RLS)与互补滤波器提出一种提高姿态估计精度的方法.该方法从陀螺去噪算法和姿态解算原理两个方面提高姿态估计精度:在陀螺去噪方面,为克服传统递推最小二乘的不足,提出一种随机加权的递推最小二乘法,利用随机加权实现对偏差的估计;在姿态解算方面,在传统互补滤波器的基础上通过自适应调整比例-积分(PI)参数来调整滤波器的交接频率,最终得到陀螺积分值的高通滤波和加速度计的低通滤波的叠加.转台静态和动态实验结果表明,使用本文所提方法后,有效降低了陀螺噪声,姿态估计精度明显提升.     

人工耳蜗言语处理系统的CIS算法设计与实现

采用双麦克风工作模式提高语音采集效果。为解决传统CIS算法在信噪比低的情况下语音识别率差的问题,在CIS算法设计前端增加了基于LMS算法的自适应滤波器。通过Matlab仿真,语音中的噪声得到很大程度上消除。为了降低运算量、减少硬件资源和功耗,通过FFT运算在频域实现带通滤波功能。在硬件实现中,与刺激芯片联合仿真,刺激幅度与刺激时间均满足要求。     

一种基于多相带通结构的信道化滤波器算法

针对信道化滤波器要求运算速度快、消耗资源多、难以实时处理的突出问题，从多相滤波器，信道化滤波器的结构、原理和运算效率分析出发，推导了一种基于多相带通结构的信道化滤波器算法模型。这种算法将现有多相结构信道化滤波器模型中的低通设计改为带通设计，实现了复数乘法运算全部集中在带通滤波环节当中，并采用协调分级DFT算法的实现方案，大幅度节省了硬件资源，提高了运算效率，实现了信道化滤波器在通用FP—GA和DSP芯片中的实时处理，硬件仿真结果验证了算法模型的正确性和有效性。     

抽头式交指带通滤波器的优化方法研究及仿真

研究滤波器超低频噪声的过滤优化问题。针对数字信号中混有大量超低频噪声的情况下,传统的等效电路过滤方法无法准确控制输入输出公差精度,控制阀值存在较大波动,造成过滤效果不理想。为了解决上述问题,提出了一种抽头式交指带通滤波算法,利用两终端的外部品质因数Q和谐振器间的耦合系数K设计抽头式交指型带通滤波算法,运用迭代分频滤波方法,高精度的过滤超低频高斯噪声。克服传统方法依赖阀值的弊端。仿真结果表明,抽头式方法能较好的过滤超低频高斯噪声,取得了满意的结果。     

同态滤波空域算法分析和改进

在频域图像处理中,线形滤波器对消除加性高斯噪声很有效,但噪声和图像也常以非线性的方式结合。此时可采用同态滤波器。通常在空域中实现同态滤波会采用邻域平均算法实现低通滤波。本文对此采用中值滤波器,利用滑动窗口思想对算法做出了一定的改进。     

低噪声多级放大信号调理的滤波技术研究

针对水下近程目标回波信号接收问题,阐述了一款低噪声多级放大信号调理系统,分析了三级放大电路,并着重研究了带通滤波器的设计,利用滤波器设计软件filter-solutions对设计的滤波器进行仿真分析。通过分析滤波器电路底噪声,得出LC带通滤波器较其他滤波器具有稳定性高、电路结构简单、底噪声较小等特点,有效提高了调理系统的性能。     

油气井出砂监测系统超声信号采集及调理

针对现有的油气井出砂监测系统数据采集的噪声过多、效率较低等问题,设计了油气井出砂监测系统超声信号调理集采集方法。首先,砂粒撞击管壁的超声信号通过传感器采集;然后,采集后的信号经过驱动放大后先通过一个带通滤波器,确保进入ADC的信号频率为砂粒撞击主要存在的频率段;最后,信号进入ADC后再进行数字滤波,进一步滤除处于砂粒撞击频段的噪声。实验结果表明,经过二级滤噪后,系统采集信号的信噪比提高,且系统的工作效率显著提高。     

基于数据采集的VHDL带通滤波

针对纯硬件实现RC带通滤波具有很大的局限性,而HDL(硬件描述语言)具有高层次的自上而下的设计方法,为系统硬件设计提供了更大的灵活性,具有更高的通用性,能有效地缩短设计周期,减少生产成本[]1.文中简要介绍了一种VHDL实现通带为0.1s-0.4s的时域带通滤波器,该滤波器主要用于预处理数据位流,该数据位流是由同步数据传输延时补偿网络采集到的.为便于利用计算机进行1.5μs在线时序仿真,文中给出了通带为0.1μs-0.4μs的时域等效带通滤波时钟的VHDL设计实例,并利用时序矢量仿真波形初步分析了抖动容限[2],从而证实了该实例的正确与合理性.     

一种高性能实用电子听漏仪

在对检漏工作实际需求分析的基础上,设计并实现了一种高性能实用电子听漏仪.该听漏仪综合应用了提高信噪比、提高放大电路增益、截断高频有害噪声、在功放级电路设置反馈等多项技术,在提高听音分辨力的同时,使得听音分辨力和抑制噪声达到较好的平衡.此外,微控制器控制的带通滤波器实现了在常见泄漏声信号的频段之间切换.仿真结果显示:带通滤波器的输出符合设计指标;样机测试表明:听漏仪的听音分辨力好,听音噪声得到了有效抑制,达到了用户提出的设计要求.     

自适应MEMS加速度计滤波算法

简要分析了微机电系统（MEMS）加速度计使用模型中的噪声来源,介绍了一种自适应平滑滤波器的设计方法,通过增设滤波阈值来调节滤波系数,实现了对 MEMS 加速度数据的动态降噪处理。实验结果表明：自适应平滑滤波器能有效抑制加速度计输出信号中的高频噪声,滤波前噪声信号均方根误差为2.32×10－5 m/ s2,经过滤波后,噪声信号均方根误差为4.79×10－7 m/ s2,提高了加速度计的测量精度,取得了良好的滤波效果。     

一种适用于微弱传感信号检测的锁相放大电路

针对复杂噪声环境中有效提取出微弱传感信号的问题,设计了一种实用的锁相放大器电路。该设计通过产生两路正交的矢量参考信号与经低噪声放大和带通滤波后的被测信号相乘实现信号相位差检测,经过低通滤波和均方根计算等实现对微弱信号的提取。该设计采用了一种基于变换的方波乘法器,实现了动态范围宽、直流漂移小、线性度高的乘法运算,进一步提高提取信号的精度。测试结果表明,该设计不但提取的信号精度高,而且电路结构简单,对元件一致性要求低,克服了普通放大器需要被预知被测信号和参考信号相差的问题。     

虚拟陀螺技术研究

提出了一种基于阵列数据融合的虚拟陀螺技术来提高微机械陀螺的精度.其将多个同类型的陀螺组合形成阵列.采用Allan方差方法提取微机械陀螺的速率随机游走、角度随机游走等噪声,并利用阵列陀螺间同类噪声的相关性建立卡尔曼滤波器的系统噪声方差阵及量测噪声方差阵,设计实现了静态和动态两种最优滤波器对陀螺的输出进行最优估计.实验结果显示:三个偏置稳定性为35 deg/hr的微陀螺经静态、动态滤波后,所形成的虚拟陀螺偏置稳定性分别降至0.15 deg/hr和20deg/hr,表明该虚拟陀螺技术可有效提高微机械陀螺的精度.     

磁流体动力学角速度传感器低频误差分析及校正方法研究

为了改善磁流体动力学（MHD）角速度传感器的低频性能,建立了传感器理论误差模型并设计了一种自适应卡尔曼算法。该方法根据被测角速度频率变化自动调整滤波器过程噪声和量测噪声参数,实现对传感器低频误差的动态补偿。对校正前后的传感器性能进行了对比实验,实验结果表明校正后传感器在低频区（<1Hz）的误差较之前降低了约90%,证明所设计的方法可用于提高MHD角速度传感器的低频性能     

基于频谱分析信号处理的涡街流量计设计

给出了一种基于频谱分析信号处理的涡街流量计的设计,分析了采用频谱分析信号处理与带通滤波相结合的去噪方法。硬件上分析了核心控制器件MSP430F5438、压电传感器信号的放大与低通滤波、多通道的可选带通滤波器、程控放大及峰值检测模块、信号的整形输入,软件上分析了频率估算、FFT算法实现、峰值检测与放大、带通选择、频率计数,最后,在气体标准装置上进行了检定验证。结果表明,该流量计采用频谱分析信号处理和带通滤波,大大提高了液体流量测量的精度和抗干扰性。     

基于倍频信号滤波的非规则图像动态特征提取

传统方法采用小波动态特征提取方法,受到梯度向量运算阈值的干扰导致特征提取困难。提出一种基于倍频信号滤波的非规则图像动态特征提取方法。采用有限元方法进行图像湍流模型建模和流场分析,采用加速度传感器采集图像的冲击脉冲信号,采集的非规则图像动态特征信号输入后作乘法运算,输出结果为两者的乘积,再经低通滤波将倍频信号滤除,留下低频输出信号,设计低通倍频信号滤波器实现对噪声的滤波抑制处理,通过比较输出响应与期望响应产生估计误差,自动调整滤波器参数,最后进行动态特征提取算法改进。仿真表明,该算法能更加准确刻画非规则图像的动态特性,对图像运转的细节特征描述更加准确,特征提取稳健性较好,性能优越。     

超声成像系统中自适应动态滤波器的设计

在传统超声成像的动态滤波器设计中,需首先按线性声场模型计算出近场及远场回波的中心频率,据此确定出动态滤波器在接收过程中各段的滤波器系数。但这种方式有许多与实际不符的假设,这造成了动态滤波器并不能很好的匹配真实回波,降低了图像的分辨率及灵敏度。为了解决这个问题,文章设计了一种自适应的动态滤波器,利用FFT变换,实时的分析各小段真实回波的频率特性,根据真实回波的频率特性选择不同的动态滤波器系数。实验证明,此种方法能够在保持图像的分辨率的同时提高图像的灵敏度。     

单片机控制的双路有源滤波器设计

用单片机对可编程滤波器芯片MAX262进行程序控制,可以同时对两路输入信号进行二阶低通、高通、带通、带阻以及全通滤波处理,滤波器的中心频率在15kHz～50kHz频率范围内实现64级程控调节,其Q值在0.5～64范围实现128级程控调节。     

HSV变换和同态滤波的彩色图像光照补偿

为了有效消除光照对彩色图像的影响,提出应用HSV变换和同态滤波的光照补偿方法。首先将图像从RGB色彩空间变换至HSV色彩空间,然后将高斯高通滤波传递函数引入同态滤波中,设计出一种新的动态高斯同态滤波器,在频域内对图像亮度分量进行增强,并保持色调和饱和度不变,在增强图像细节的同时,削减图像低频分量,弥补因光照不足引起的图像质量下降,实现对彩色图像的光照补偿。实验分析表明,所提出方法能够弱化光照影响,提高彩色图像质量,是一种比传统高斯高通滤波和Gamma矫正更有效的光照补偿方法。