基于反卷积波束形成的高分辨声呐成像算法

1

作者 洪德悦 钱治文 +2 位作者 张寅权 胡承昊 翟京生 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第9期986-995,共10页

常规波束形成(CBF)因其强鲁棒性和低复杂度等优势,被广泛应用于水下声学成像领域,但分辨率受声学物理孔径限制.为在有限阵列孔径下提高成像分辨率,多种基于强度的反卷积波束形成算法被应用在成像中,但前提要求目标非相干,理论上忽略了... 常规波束形成(CBF)因其强鲁棒性和低复杂度等优势,被广泛应用于水下声学成像领域,但分辨率受声学物理孔径限制.为在有限阵列孔径下提高成像分辨率,多种基于强度的反卷积波束形成算法被应用在成像中,但前提要求目标非相干,理论上忽略了因目标相干而产生的交叉项干扰,导致声学图像上产生高强度旁瓣干扰.针对传统CBF波束分辨率低和旁瓣抑制能力弱,以及基于强度的Richardson-Lucy(RL)反卷积波束形成与声呐成像模型失配问题,本文提出了基于单调快速迭代收缩阈值算法(MFISTA)的反卷积波束形成算法,将反卷积波束形成扩展到相干目标的高分辨率成像领域,提高成像分辨率和抑制旁瓣强度.该算法将CBF的输出结果直接表示为复数的点扩散函数(PSF)与目标方位的卷积结果,并采用MFISTA进行迭代解算.通过在复数域进行反卷积波束形成,避免了因取功率带来的平方运算,进而从理论上消除了基于强度反卷积中交叉项干扰.通过均匀直线阵成像声呐的仿真和实验结果表明,与CBF和RL反卷积相比,所提出方法在波束分辨率、旁瓣抑制能力和成像效率等方面表现出显著的成像性能. 展开更多

关键词 声呐成像 高分辨率 反卷积波束形成 单调快速迭代收缩阈值算法

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一种用于重力测量信号畸变校正的盲反卷积算法(英文) 被引量：1

2

作者 赵立业 李宏生 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期196-200,共5页

强阻尼和大时间常数是海洋重力仪的共同特性,它们在抑制垂直方向上干扰加速度的同时也造成了重力仪测量信号的幅值衰减和相位滞后。为了校正重力测量信号的畸变,获得高精度的重力异常信号,在分析重力仪和重力测量信号畸变原理的基础上,... 强阻尼和大时间常数是海洋重力仪的共同特性,它们在抑制垂直方向上干扰加速度的同时也造成了重力仪测量信号的幅值衰减和相位滞后。为了校正重力测量信号的畸变,获得高精度的重力异常信号,在分析重力仪和重力测量信号畸变原理的基础上,提出了一种单通道Bussgang算法,并应用于重力测量信号的畸变校正。该方法首先将盲反卷积滤波器近似简化为FIR模型,然后采用常数恒模算法对Bussgang均衡器权系数进行更新,并在此基础上对反卷积滤波器进行了估计,最后基于实测重力信号将该方法与Kalman逆滤波进行了试验对比。理论分析和试验结果表明,该重力信号畸变校正方法能有效地消除重力测量信号的畸变,且校正效果明显优于Kalman逆滤波,其校正后信号相对于原始信号的标准差为0.328×10-5 m/s2,而Kalman逆滤波校正标准差为1.838×10-5 m/s2。 展开更多

关键词 重力仪 重力异常 bussgang反卷积算法 Kalman逆滤波 畸变校正

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分段反卷积改进SSD的目标检测算法 被引量：7

3

作者 马跃 赵志浩 +3 位作者 尹震宇 樊超 柴安颖 李成蒙 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2021年第7期1415-1420,共6页

针对当前SSD算法低层特征图语义信息不足导致存在小目标漏检以及误检的问题,提出一种基于分段反卷积改进SSD的目标检测算法SD-SSD(Segmented Deconvolution-Single Shot M ulti Box Detector).根据SSD模型低层特征图语义信息提取不足,... 针对当前SSD算法低层特征图语义信息不足导致存在小目标漏检以及误检的问题,提出一种基于分段反卷积改进SSD的目标检测算法SD-SSD(Segmented Deconvolution-Single Shot M ulti Box Detector).根据SSD模型低层特征图语义信息提取不足,高层特征图边缘信息丢失过多,本文重新设计了融合结构,不仅降低了计算过程中的参数数量,而且丰富了各个特征图的细节信息和语义信息;由于特征图反卷积的次数过多会增加噪声信息,本文将模型中高层特征图分成三段做分段反卷积与低层特征层融合;为增强小目标在模型下的检测效果,增加更低层次的特征图进行特征融合,着重检测小目标.在Pascal VOC2007测试集上进行验证,本文SD-SSD模型大幅度提高了小目标类别的AP值,mAP相对SSD模型和DSSD模型分别提高了4.30%和3.0%,相比目前主流单阶段目标检测算法,本文算法保持了较高的检测精度和检测速度. 展开更多

关键词 分段反卷积 特征融合 SSD模型 小目标 目标检测算法

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基于改进遗传算法的反卷积信号识别 被引量：2

4

作者 游国忠 赵晓丹 苏清祖 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期101-105,共5页

信号处理中的反卷积是一个不适定问题,在泛涵理论上求取反卷积正则解的关键是求距离的最小。遗传算法在优化方面具有优势,因此提出用遗传算法优化求取最小值进行反卷积信号诊断。但是由于传统的遗传算法存在着一些问题,易陷入局部极小... 信号处理中的反卷积是一个不适定问题,在泛涵理论上求取反卷积正则解的关键是求距离的最小。遗传算法在优化方面具有优势,因此提出用遗传算法优化求取最小值进行反卷积信号诊断。但是由于传统的遗传算法存在着一些问题,易陷入局部极小点导致成熟前收敛,使得反卷积问题的解决有误差,恢复的波形具有波动性,精度还不够,由此我们对传统的遗传算法进行了改进,改进后模拟计算发现恢复的信号波形精度明显上升,和原信号波形很相象,比较准确地反映了原信号固有的特性。 展开更多

关键词 信号识别 反卷积 遗传算法

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最小平方卷积反演算法及其在桥梁动挠度测量中的应用 被引量：3

5

作者 杨学志 严普强 +1 位作者 晏磊 王建民 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第10期121-123,共3页

本文给出的最小平方卷积反演方法 ,利用了输入信号的时限约束 ,用Hilbert空间中的正交投影的方法 ,得到最小平方意义下的最优解 .本文利用该方法成功地从惯性传感器信号中反演出桥梁动挠度信号 ,并给出与其他方法的比较 ,证明了该方法... 本文给出的最小平方卷积反演方法 ,利用了输入信号的时限约束 ,用Hilbert空间中的正交投影的方法 ,得到最小平方意义下的最优解 .本文利用该方法成功地从惯性传感器信号中反演出桥梁动挠度信号 ,并给出与其他方法的比较 ,证明了该方法的有效性 。 展开更多

关键词 最小平方卷积反演算法 正交投影 桥梁动挠度测试

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裁剪频谱的线性系统DFT反卷积算法 被引量：1

6

作者 储荣 陈孝桢 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2005年第1期116-119,共4页

在对传统求冲击响应方法的误差进行分析的基础上 ,提出了一种新的卷积反演算法。该算法通过提高采样率后对频谱进行裁剪 ,然后运用 zoom运算降低采样率 ,再通过反卷积求出系统的冲击响应。仿真实验证明 ,该算法能有效地避免量化误差的... 在对传统求冲击响应方法的误差进行分析的基础上 ,提出了一种新的卷积反演算法。该算法通过提高采样率后对频谱进行裁剪 ,然后运用 zoom运算降低采样率 ,再通过反卷积求出系统的冲击响应。仿真实验证明 ,该算法能有效地避免量化误差的放大和迁移所造成的影响 。 展开更多

关键词 频谱 采样率 DFT 反卷积算法 冲击响应 量化误差 放大 裁剪 线性系统 仿真实验

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基于递归计算 DFT 的反卷积高速算法 被引量：1

7

作者 曹珍富 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第6期4-6,13,共4页

提出计算反卷积的一种高速算法。该算法将使其运算的乘法次数大为减少，而相应的加法和除法次数与已有的快速算法相当。

关键词 离散付立叶变换 反卷积 递归算法 重排 信号处理

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一种新的卷积反演快速算法

8

作者 舒勤 张有正 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第4期369-374,共6页

提出了一种新的卷积反演快速算法,比目前常规的快速算法节省运算量,且适应序列的长度为无限的情况.

关键词 反卷积 算法 傅氏级数 离散变换

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一个时域离散反卷积的后向迭代算法

9

作者 姚若河 《信号处理》 CSCD 北大核心 1989年第1期49-55,共7页

本文所提出的时域离散反卷积的后向迭代算法是一个直接在时域实现离散反卷积的算法.该方法不仅能避免传统的Fourier变换法当卷积核的谱存在零点时的困难。且当输入(或输出)信号的首元存在测量误差时,仍能给出准确的解,克服了传统Z变换... 本文所提出的时域离散反卷积的后向迭代算法是一个直接在时域实现离散反卷积的算法.该方法不仅能避免传统的Fourier变换法当卷积核的谱存在零点时的困难。且当输入(或输出)信号的首元存在测量误差时,仍能给出准确的解,克服了传统Z变换法所存在的误差积累.最后,论论了在输入、输出信号受随机噪声干扰的情况下,用后向迭代法和前向迭代法的平均解类减少估值h(n)的方法。 展开更多

关键词 离散反卷积 后向迭代算法 时域

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反卷积算法在超宽带时域测量中的应用 被引量：2

10

作者 邱程 付红卫 +1 位作者 王欣 金珊珊 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2013年第3期80-84,共5页

由于超宽带信号的有效带宽受到系统硬件性能的限制,导致超宽带时域测量系统分辨率受到了严重制约。为实现超宽带时域测量系统的超分辨测量,将反卷积算法应用在测量系统数据处理过程中。根据测量系统中输入脉冲及输出信号的特点,选取高... 由于超宽带信号的有效带宽受到系统硬件性能的限制,导致超宽带时域测量系统分辨率受到了严重制约。为实现超宽带时域测量系统的超分辨测量,将反卷积算法应用在测量系统数据处理过程中。根据测量系统中输入脉冲及输出信号的特点,选取高斯滤波器对反卷积处理带来的病态问题进行了修正。利用测量系统对长度特性小于系统分辨率的分支线进行测量,通过反卷积算法对测量数据的处理,得到了超分辨的测量结果,应用实例表明该算法能够提高超宽带时域测量系统的分辨力,证明了其在超宽带时域测量系统中应用的有效性。 展开更多

关键词 反卷积算法 超宽带 时域测量

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基于盲目反卷积算法的X90管线钢腐蚀声发射信号分析 被引量：3

11

作者 苗嘉旭 陈仙江 +3 位作者 周洋洋 贠智强 张玉红 毕海胜 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期60-71,共12页

油气管道腐蚀具有随机性,且腐蚀声发射源信号在传播过程中还会发生一定的衰减和畸变,致使管道腐蚀声发射信号的特征提取与准确识别相当困难。本文通过构建X90钢腐蚀声发射监测实验系统,采集腐蚀声发射原位信号和衰减信号进行对比分析。... 油气管道腐蚀具有随机性,且腐蚀声发射源信号在传播过程中还会发生一定的衰减和畸变,致使管道腐蚀声发射信号的特征提取与准确识别相当困难。本文通过构建X90钢腐蚀声发射监测实验系统,采集腐蚀声发射原位信号和衰减信号进行对比分析。并通过时频分析,小波分解与重构以及盲目反卷积复原对信号进行进一步的分析。结果表明,盲目反卷积算法对于小波变换处理后的腐蚀声发射的复原十分有效,信号频率主要集中在130~170kHz,部分高频频率峰值在200kHz和250kHz,衰减的高频信号得到较好的恢复,从而使检测信号更加逼近X90钢腐蚀源信号的特征。信号复原对现场油气管道腐蚀声发射检测与评价具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 X90钢 腐蚀 声发射 盲目反卷积算法 信号复原

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基于循环和对称边界的图像反卷积快速算法 被引量：1

12

作者 徐梦娜 蔡信 +1 位作者 金文清 韩玉兵 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2014年第2期552-556,共5页

为减少在图像反卷积过程中的计算时间以及存储空间,提出了对基于循环边界和对称边界的图像分别采用离散傅里叶变换(DFT)和离散余弦变换(DCT)这两种快速算法替代传统卷积和反卷积的方法。从数学角度严格分析了卷积和反卷积原理,利用矩阵... 为减少在图像反卷积过程中的计算时间以及存储空间,提出了对基于循环边界和对称边界的图像分别采用离散傅里叶变换(DFT)和离散余弦变换(DCT)这两种快速算法替代传统卷积和反卷积的方法。从数学角度严格分析了卷积和反卷积原理,利用矩阵对角化极大地降低了算法的计算负担,避免了因模糊矩阵庞大且不易存储而造成的计算十分耗时的缺点。模拟算例结果表明,在基于循环和对称边界条件下这两种快速算法有效可行,取得了良好的图像重建效果。 展开更多

关键词 反卷积 循环边界 对称边界 矩阵对角化 快速算法

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船体结构冰载荷的时域反卷积识别算法及信号采样周期选取 被引量：2

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作者 孔帅 田于逵 +1 位作者 崔洪宇 季顺迎 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期1021-1030,共10页

冰载荷是影响冰区船舶安全的重要环境载荷,可造成船舶结构的严重损毁或疲劳破坏。基于时域反卷积算法的识别模型可较好地考虑冰载荷的动载荷效应,但冰激应变信号的采样周期对其计算稳定性和识别精度影响较大。利用Green核函数建立船体... 冰载荷是影响冰区船舶安全的重要环境载荷,可造成船舶结构的严重损毁或疲劳破坏。基于时域反卷积算法的识别模型可较好地考虑冰载荷的动载荷效应,但冰激应变信号的采样周期对其计算稳定性和识别精度影响较大。利用Green核函数建立船体外板结构冰载荷识别的正问题,并采用Tikhonov正则化算子和广义交叉验证法提升其求解稳定性。结合动态载荷识别信号采样周期选取原则、实测冰载荷数据和外板结构自振特性确定信号采样周期。通过构造分析不同频率施加载荷和不同噪声水平信号干扰的工况以评估选取采样周期的适用性。结果表明,其识别载荷可以较为准确地反映施加载荷的时程特征,且载荷识别精度良好。 展开更多

关键词 采样周期 冰载荷识别 时域反卷积算法 TIKHONOV正则化方法 冰载荷监测

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基于反卷积波束形成算法的干式变压器异响故障识别技术 被引量：8

14

作者 包海龙 邵宇鹰 +3 位作者 王枭 彭鹏 袁国刚 庄贝妮 《中国电力》 CSCD 北大核心 2022年第2期90-97,共8页

针对常规波束形成算法定位精度不高的问题,将基于反卷积变换的波束形成算法应用于干式变压器异响故障识别,分析了反卷积变换的波束形成算法基本原理及其用于干式变压器异响故障识别的可行性;研究了一种采用异响精准定位联合声纹图谱特... 针对常规波束形成算法定位精度不高的问题,将基于反卷积变换的波束形成算法应用于干式变压器异响故障识别,分析了反卷积变换的波束形成算法基本原理及其用于干式变压器异响故障识别的可行性;研究了一种采用异响精准定位联合声纹图谱特征识别的干式变压器异响故障识别方法;提出了“高频特征峰能量比”的概念,用于量化机械异响严重程度;最后通过实验测试和现场验证的方法,证明方法的有效性和准确性。 展开更多

关键词 反卷积 波束形成算法 干式变压器 异响故障识别

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反卷积与反卷积算法 被引量：4

15

作者 曾小玲 《电子测量与仪器学报》 CSCD 1989年第4期25-33,共9页

本文回顾了反卷积的发展,着重叙述了几种主要反卷积算法和它们的特点,并介绍了反卷积算法在我国的应用情况。

关键词 信号测量 反卷积 反卷积算法

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分段取阈值正交匹配追踪反卷积声源识别算法

16

作者 赵卫鹏 毛锦 +1 位作者 刘凯 杜进辅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第15期268-276,共9页

正交匹配追踪反卷积声源识别算法(orthogonal matching pursuit deconvolution approach for the mapping of acoustic sources, OMP-DAMAS)具有极高的计算效率、空间分辨率和重构精度,被广泛应用声源识别领域。但在实际的工程运用中,... 正交匹配追踪反卷积声源识别算法(orthogonal matching pursuit deconvolution approach for the mapping of acoustic sources, OMP-DAMAS)具有极高的计算效率、空间分辨率和重构精度,被广泛应用声源识别领域。但在实际的工程运用中,无法满足提前确定声源数目的条件,可能造成识别结果不准确。因此提出了一种分段取阈值的OMP-DAMAS算法,在声源稀疏度未知的情况下,通过对内积和最小二乘解取阈值将伪声源和旁瓣对应的列序号从原子支撑集中删除,直接精确的识别出真实声源的位置。仿真和试验结果表明了所提算法与传统的延时求和算法相比,可以明显的减小主瓣宽度,提高空间分辨率,同样能达到OMP-DAMAS算法的重构效果,对噪声具有较好的鲁棒性,且具有极高的识别稳定性。 展开更多

关键词 正交匹配追踪 反卷积 声源识别算法 阈值

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基于贝叶斯推断的高斯反卷积信号恢复

17

作者 吕若曦 曾雪迎 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期162-168,共7页

针对高斯卷积和白噪声干扰的降质信号,提出一种基于贝叶斯推断的信号恢复模型和数值算法。在模型中引入模型差异项来描述卷积核估计误差,并用高斯分布来描述其统计特性。基于贝叶斯推断,将后验分布解耦为多个推断问题,对信号、模型误差... 针对高斯卷积和白噪声干扰的降质信号,提出一种基于贝叶斯推断的信号恢复模型和数值算法。在模型中引入模型差异项来描述卷积核估计误差,并用高斯分布来描述其统计特性。基于贝叶斯推断,将后验分布解耦为多个推断问题,对信号、模型误差和卷积核参数分别利用原始对偶混合梯度方法、高斯共轭先验法、随机游走的Metropolis算法进行交替更新,有效恢复信号的同时对卷积核参数进行不确定性量化并避免误差传播。数值实验表明,本方法可以同时估计卷积核和恢复信号,性能优于传统的信号恢复方法。 展开更多

关键词 贝叶斯反问题 盲反卷积 信号恢复 原始对偶混合梯度 随机游走的Metropolis算法

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反卷积DAMAS2波束形成声源识别研究 被引量：17

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作者 杨洋 褚志刚 +1 位作者 江洪 贺岩松 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1779-1786,共8页

反卷积DAMAS2波束形成方法能有效消除旁瓣、提高分辨率和阵列的动力学水平。基于数值模拟的声源识别成像图及标准差曲线探究其结果随声源类型、信号频率、迭代次数的变化规律,结果表明:反卷积DAMAS2波束形成在识别单声源、不相干声源、... 反卷积DAMAS2波束形成方法能有效消除旁瓣、提高分辨率和阵列的动力学水平。基于数值模拟的声源识别成像图及标准差曲线探究其结果随声源类型、信号频率、迭代次数的变化规律,结果表明:反卷积DAMAS2波束形成在识别单声源、不相干声源、相干声源时均可有效消除旁瓣、提高分辨率;频率越高,迭代次数越多,分辨率越好;声源识别准确度随迭代次数的增加呈"L"形变化,转折点对应迭代次数约为100;综合考虑计算准确度和效率,推荐100为优选迭代次数。上述结论对反卷积DAMAS2波束形成技术的运用具有指导意义。进一步,基于开发的声源识别软件进行的单扬声器、不相干双扬声器、相干双扬声器的声源识别试验验证了该方法的有效性及开发软件的正确性。 展开更多

关键词 反卷积 波束形成 声源识别算法 软件开发 试验

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基于盲反卷积和参数化模型的超声参数估计 被引量：6

19

作者 聂昕 郭志福 +2 位作者 何智成 成艾国 汲彦军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2611-2616,共6页

在超声检测中,往往需要获得传播时间(TOF)、回波个数、中心频率、幅值等全面的信息,来综合评判缺陷的位置、大小和类型。通过建立多回波的卷积模型和参数化模型,给出一种结合最小熵盲反卷积(MED)和期望值最大(EM)算法思想的超声回波参... 在超声检测中,往往需要获得传播时间(TOF)、回波个数、中心频率、幅值等全面的信息,来综合评判缺陷的位置、大小和类型。通过建立多回波的卷积模型和参数化模型,给出一种结合最小熵盲反卷积(MED)和期望值最大(EM)算法思想的超声回波参数估计方法。首先基于卷积模型,采用最小熵反卷积,实现了重叠多回波信号的有效分离;再基于参数化模型和所获取的回波个数,给出了基于期望值最大算法思想的参数估计算法;最终实现了重叠多回波超声信号TOF、回波个数、中心频率、幅值等参数的精确估计。仿真和实验验证了该方法的有效性和优点。 展开更多

关键词 最小熵盲反卷积 EM算法 参数化模型 参数估计 超声回波

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基于非负最小二乘反卷积波束形成的发动机噪声源识别 被引量：19

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作者 褚志刚 杨洋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第23期75-81,共7页

为提高波束形成方法识别发动机噪声源的位置精度,开发了FFT-NNLS反卷积波束形成声源识别软件。对已知单声源、不相干双声源、相干双声源等多种模拟声源的识别结果表明:该方法能够有效消除旁瓣,显著提高空间分辨率,随迭代次数的增加更快... 为提高波束形成方法识别发动机噪声源的位置精度,开发了FFT-NNLS反卷积波束形成声源识别软件。对已知单声源、不相干双声源、相干双声源等多种模拟声源的识别结果表明:该方法能够有效消除旁瓣,显著提高空间分辨率,随迭代次数的增加更快收敛,更准确地识别声源。某发动机全负荷额定转速工况下的噪声源识别试验结果表明:气缸盖罩、缸体、排气旁通阀、发电机是其主要噪声源。为改善其声学性能指明了方向,验证了FFT-NNLS反卷积波束形成在发动机噪声源识别中的有效性和所开发软件的正确性。 展开更多

关键词 发动机 噪声源识别 波束形成 反卷积 算法设计 软件开发

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