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分数阶微分算子在煤矿监测数据融合处理中的应用 被引量:12
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作者 左延红 程桦 程堂春 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期819-826,共8页
在煤矿生产信息的监测与采集中,传感器间的性能及其工作环境难免存在差异性,这些无法避免的差异性致使在同一地点工作的多个传感器对同一生产信息的测量数据间存在较大差异性,从而导致数据监测中心收集到的监测数据很难反映真实的生产信... 在煤矿生产信息的监测与采集中,传感器间的性能及其工作环境难免存在差异性,这些无法避免的差异性致使在同一地点工作的多个传感器对同一生产信息的测量数据间存在较大差异性,从而导致数据监测中心收集到的监测数据很难反映真实的生产信息,直接影响着煤矿生产管理的正常运行秩序和生产系统的生命财产安全。相较传统的消耗重资购置高性能信息监测设备以提高信息数据准确性的硬件性能提升法,提出了基于分数阶微分滤波算法的煤矿生产信息监测数据的多传感器监测数据软件融合处理法。探讨了分数阶微分算子在信号处理中的应用特性,建立了基于分数阶微分算子的煤矿监测数据融合处理模型,并通过0.5阶微分算子在淮南某煤矿井下瓦斯浓度监测数据融合处理实验中的应用验证了分数阶微分滤波算法的优越性。实验证明:分数阶微分算子具备较强的差异性监测数据融合性能,可有效提高煤矿监测数据的准确性和煤矿安全生产管理决策的科学性;与传统的购置高性能信息监测设备以提高信息数据准确性的方法相比,基于分数阶微分滤波算法的煤矿生产信息监测数据的数据融合处理方法具有成本低廉、融合效果显著的突出优点。 展开更多
关键词 分数阶微分算子 瓦斯监测 煤矿安全生产管理 最小二乘法 数据融合
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基于Tustin变换的分数阶微分算子近似离散化 被引量:7
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作者 宋保业 许琳 卢晓 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第13期92-95,102,共5页
分数阶微分算子的离散化是分数阶控制器数字化实现的关键。对基于Tustin变换的分数阶微分算子直接离散化方法进行了研究和比较。概述了分数阶微积分及其离散化,介绍了用于Tustin算子展开的幂级数展开法、连分式展开法和Muir递归展开法;... 分数阶微分算子的离散化是分数阶控制器数字化实现的关键。对基于Tustin变换的分数阶微分算子直接离散化方法进行了研究和比较。概述了分数阶微积分及其离散化,介绍了用于Tustin算子展开的幂级数展开法、连分式展开法和Muir递归展开法;并给出了展开方法的算法表达式。定义了误差指标函数,举例比较了以上三种分数阶微分算子离散化方法的优缺点。仿真比较表明:连分式展开法在较宽频带内对分数阶微分算子具有最好的近似特性,但计算复杂度大;幂级数展开法和Muir递归展开法近似效果相当,但前者具有较大计算效率优势。在分数阶数字控制器实现过程中应根据具体情况选择合适的分数阶算子离散化方法。 展开更多
关键词 分数控制 分数阶微分算子 分数微积分 近似离散化
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高阶次 Caputo型分数阶微分算子及其图像增强应用 被引量:4
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作者 王相海 张文雅 +2 位作者 邢俊宇 吕芳 穆振华 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期448-464,共17页
近年来基于分数阶微积分的信号和图像处理受到广泛关注.目前常见的应用于图像处理的分数阶微分算子包括G-L(Grünwald-Letnikov)型、R-L(Riemann-Liouville)型和Caputo型3种.G-L和R-L算子尽管能对图像有着一定的增强效果,但其对图... 近年来基于分数阶微积分的信号和图像处理受到广泛关注.目前常见的应用于图像处理的分数阶微分算子包括G-L(Grünwald-Letnikov)型、R-L(Riemann-Liouville)型和Caputo型3种.G-L和R-L算子尽管能对图像有着一定的增强效果,但其对图像对比度、清晰度的提升有限;而Caputo型微分掩模算子目前多限于(0,1)阶的低阶算子,其高阶次算子的研究和应用相对较少.对高阶次Caputo型分数阶微分算子及其图像增强应用进行研究,首先针对(1,2)阶、(2,3)阶次Caputo型分数阶微分构建一种基于向前差分的微分掩模算子,并对其误差进行了论证;其次进一步给出了更高阶次Caputo型分数阶微分算子的矩阵化表现形式;最后在此基础上将所提出的高阶次Caputo型分数阶微分掩模算子应用于图像增强.实验结果表明所提出的高阶次Caputo型分数阶微分算子取得了很好的图像增强效果,对提升图像的对比度、清晰度和平均梯度具有较为明显的优势. 展开更多
关键词 分数微分 Caputo型分数阶微分算子 前向差分 图像增强 掩模
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基于分数阶微分算子与高斯曲率相结合的自适应图像去噪 被引量:5
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作者 周先春 张敏 吴婷 《现代电子技术》 北大核心 2019年第15期54-58,共5页
文中提出分数阶微分算子和高斯曲率相结合的自适应图像去噪方法。将高斯曲率引入偏微分方程模型中,由图像梯度进行边缘检测,再结合高斯曲率和分数阶微分算子的性质,由图像的局部方差建立分数阶微分算子,构建基于分数阶微分算子的自适应... 文中提出分数阶微分算子和高斯曲率相结合的自适应图像去噪方法。将高斯曲率引入偏微分方程模型中,由图像梯度进行边缘检测,再结合高斯曲率和分数阶微分算子的性质,由图像的局部方差建立分数阶微分算子,构建基于分数阶微分算子的自适应图像去噪模型,进行自适应地扩散去噪。结果表明,新算法性能优异,内部信息保护更具完整性,有利于实际应用。 展开更多
关键词 图像去噪 边缘检测 去噪模型 自适应扩散去噪 高斯曲率 分数阶微分算子
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非局部多尺度分数阶微分图像增强算法研究 被引量:9
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作者 黄果 许黎 +1 位作者 陈庆利 蒲亦非 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期2972-2979,共8页
为了更好增强图像中的有用信息,改善图像视觉效果,该文提出了一种基于非局部多尺度分数阶微分图像增强算子(NMFD)。该算子首先将图像分成若干块子图像,计算每一块子图像的边缘强度系数、熵值和粗糙度等细节特征,将得到的特征数据在全局... 为了更好增强图像中的有用信息,改善图像视觉效果,该文提出了一种基于非局部多尺度分数阶微分图像增强算子(NMFD)。该算子首先将图像分成若干块子图像,计算每一块子图像的边缘强度系数、熵值和粗糙度等细节特征,将得到的特征数据在全局图像范围进行统一尺度的归一化,然后对这些归一化的数据进行加权求和作为图像的非局部特征值,最后利用指数函数建立图像细节特征和分数阶微分算子阶次之间的非线性量化关系,在不同的图像子块区域,确定不同尺度的分数阶微分阶次,实现图像的非局部多尺度增强。 展开更多
关键词 图像增强 非局部多尺度分数阶微分算子 图像熵值 图像对比度
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基于R-L分数阶微分梯度算子的边沿检测 被引量:2
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作者 甘志凤 杨红雨 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2010年第21期4642-4645,共4页
在处理数字图像中处理中,为了提取更加细微的边缘信息,克服经典梯度算法的不足,根据R-L分数阶微积分的定义和边缘检测的基本原理,推导出一维离散分数阶微分梯度算子,并且推广到二维,提出了一种基于R-L分数阶微分的新算子模板,并在实验... 在处理数字图像中处理中,为了提取更加细微的边缘信息,克服经典梯度算法的不足,根据R-L分数阶微积分的定义和边缘检测的基本原理,推导出一维离散分数阶微分梯度算子,并且推广到二维,提出了一种基于R-L分数阶微分的新算子模板,并在实验中得以实现。实验结果表明,这种算子更能提取细节信息,使得边缘更加突出,与经典1阶和2阶的边缘检测算子相比,在处理以低频信号为主的图像时有一定的效果提升,而在处理以高频信号为主的图像时有较大的效果提升。 展开更多
关键词 数字图像处理 分数微积分 基于R—L的分数微分 边缘检测 分数微分梯度算子
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分数阶传递函数的SIMULINK实现 被引量:12
7
作者 郑永军 白伟 薛生虎 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第6期1066-1069,共4页
由于分数阶微积分具有"无限记忆"的特点,采用分数阶微分方程能够更全面准确的描述系统的动态特性。目前对于由分数阶传递函数所描述的分数阶系统的分析仿真主要是在MATLAB的工作空间中完成的,而不能如对整数阶系统的仿真分析... 由于分数阶微积分具有"无限记忆"的特点,采用分数阶微分方程能够更全面准确的描述系统的动态特性。目前对于由分数阶传递函数所描述的分数阶系统的分析仿真主要是在MATLAB的工作空间中完成的,而不能如对整数阶系统的仿真分析可在SIMULINK环境下进行。基于分数阶微积分基本理论和SIMULINK模块封装技术,设计了一个可在SIMULINK环境下对分数阶传递函数进行显示、对分数阶系统进行分析的模块。该模块的调用与SIMULINK中整数阶传递函数模块的调用类似,具有便捷、直观的特点。通过工程实例验证,所设计的模块对分数阶系统的分析、设计可获得较好的效果。 展开更多
关键词 分数传递函数 分数阶微分算子近似化 SIMULINK 模块封装
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Riemann-Liouville分数阶图像增强算法及其电路实现 被引量:5
8
作者 陈庆利 黄果 +1 位作者 蒲亦非 周激流 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2012年第5期549-555,共7页
为了解决整数阶微分对图像纹理增强效果不明显及Grümwald-Letnikov(G-L)微分后会使RGB彩色图像边缘色彩失真的问题,提出了一种Riemann-Liouville(R-L)分数阶图像增强算法并讨论了该算法的电路实现.从R-L定义出发,推导出分数阶微分... 为了解决整数阶微分对图像纹理增强效果不明显及Grümwald-Letnikov(G-L)微分后会使RGB彩色图像边缘色彩失真的问题,提出了一种Riemann-Liouville(R-L)分数阶图像增强算法并讨论了该算法的电路实现.从R-L定义出发,推导出分数阶微分方程,构造了数字图像8个方向上的0~1阶分数阶微分模板并讨论了其数值运算规则,在此基础上构造并实现了数字图像的R-L分数阶微分电路,并在HSI空间对I分量进行分数阶微分实现彩色图像增强.实验结果表明,该算法能比较明显地增强图像的纹理和边缘细节,增强后的图像清晰度和对比度提高,图像视觉效果明显,具有非线性增强灰度图像和彩色图像的复杂纹理特征及边缘信息的独特优势和良好效果. 展开更多
关键词 图像增强 分数微分 分数阶微分算子 Riemann-Liouville分数微分 HSI色彩空间 分数微分卷积模板 空间滤波 分数数字微分电路
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模糊分数阶滑模的磁浮控制研究
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作者 张振利 宋成林 +1 位作者 秦耀 杨杰 《重庆理工大学学报(自然科学)》 2025年第10期149-156,共8页
针对电磁悬浮系统中存在的未知扰动及滑模算法固有抖振引起的控制性能下降问题,提出一种模糊分数阶滑模控制(fuzzy fractional order sliding mode control,FFOSMC)方法。首先,搭建电磁悬浮系统实验平台并进行模型分析。其次,在传统滑... 针对电磁悬浮系统中存在的未知扰动及滑模算法固有抖振引起的控制性能下降问题,提出一种模糊分数阶滑模控制(fuzzy fractional order sliding mode control,FFOSMC)方法。首先,搭建电磁悬浮系统实验平台并进行模型分析。其次,在传统滑模控制的基础上引入分数阶微分,提升对系统历史行为的感知能力,并通过模糊算法对饱和增益k 2和分数阶次ξ进行修正,以降低抖振现象,提高系统自适应能力。最后,将FFOSMC与分数阶滑模(fractional order sliding mode control,FOSMC)、整数阶滑模(integer order sliding mode control,IOSMC)方法进行仿真和实验对比。结果表明:FFOSMC具有更好的动静态性能,并且面对未知内外扰动具有更强抗扰性和鲁棒性,有效提升了悬浮系统的控制性能。 展开更多
关键词 电磁悬浮系统 滑模控制 分数阶微分算子 模糊控制 抗扰性
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改进的A-FAP图像去噪算法 被引量:3
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作者 刘巍巍 李海新 《计算机工程与设计》 北大核心 2021年第2期519-524,共6页
针对传统去噪算法易引起图像边缘、纹理细节丢失和模糊的问题,提出改进的A-FAP(adaptive fractional alexander polynomials)图像去噪算法。利用小波变换对受到噪声污染的图像进行展开,以图像结构特征、局部统计特征和图像差异特征为参... 针对传统去噪算法易引起图像边缘、纹理细节丢失和模糊的问题,提出改进的A-FAP(adaptive fractional alexander polynomials)图像去噪算法。利用小波变换对受到噪声污染的图像进行展开,以图像结构特征、局部统计特征和图像差异特征为参数构造自适应分数阶次函数,配合A-FAP滤波器进行去噪处理,通过小波反变换对处理后的图像重构。实验结果表明,该算法相较其它去噪算法,在性能评价上峰值信噪比(PSNR)和图像相似度(SSIM)有明显提高,在视觉感知上凸显出边缘细节和纹理信息。 展开更多
关键词 分数阶微分算子 分数积分算子 自适应 Alexander函数 分数微积分 掩模模板 小波变换 图像去噪
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