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基于聚类和自适应滤波的图像式心率检测方法

光学学报 2024年

作者：黄漫萍彭力韩鹏骆开庆刘冬梅陈淼邱健华南师范大学电子与信息工程学院广东省光电检测工程技术研究中心

目前成像式光电容积描记（IPPG）心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景下，存在着测量结果准确度低和波动性大等问题。为此，本文提出了应用于IPPG的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域（ROI）动态选取方法，以及针... 详细信息

目前成像式光电容积描记（IPPG）心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景下，存在着测量结果准确度低和波动性大等问题。为此，本文提出了应用于IPPG的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域（ROI）动态选取方法，以及针对脉搏波（BVP）的自适应归一化最小均方根误差（NLMS）滤波算法来解决上述问题。首先，利用凹透镜变形算法将面部肤色区域进行图像扭曲和膨胀；其次，通过K-means++聚类方法进行皮肤区域像素选取；然后，应用CHROM算法对BVP信号进行预降噪处理。上述的处理方法构成了ROI动态选取方法，可解决头部运动带来的影响。最后，采用提出的自适应NLMS算法，对BVP信号进行光照变化干扰的自适应滤波后，完成心率的计算。实验结果表明，所提出的心率检测方法在运动场景下的平均绝对误差（MAE）达到0.92次/分钟，即使在光照剧烈变化的条件下MAE也能达到2.20次/分钟。该方法能够有效解决IPPG技术中ROI定位不准、选取困难以及受光照变化影响严重等不足。

关键词：成像式光电容积描记凹透镜变形算法 K-means++聚类归一化最小均方根误差算法

基于Shi-Tomasi角点验证的线段提取算法优化方法

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华南师范大学学报（自然科学版） 2022年第1期54卷 113-121页

作者：骆开庆邓军灿蔡伟博周育滨张健华南师范大学物理与电信工程学院/电子与信息工程学院/广东省光电检测仪器工程技术研究中心广州510006

针对现有的线段提取算法在图像中的天空、阴影、玻璃以及地板等模糊区域提取出较多的无意义线段的问题,提出了一种基于Shi-Tomasi角点验证的线段提取算法优化方法(ST-Lines算法):首先,使用经典线段提取算法进行线段提取;然后,采用Shi-To... 详细信息

针对现有的线段提取算法在图像中的天空、阴影、玻璃以及地板等模糊区域提取出较多的无意义线段的问题,提出了一种基于Shi-Tomasi角点验证的线段提取算法优化方法(ST-Lines算法):首先,使用经典线段提取算法进行线段提取;然后,采用Shi-Tomasi角点检测算法提取角点,并利用滑动窗口对所得的角点进行非极大值抑制;最后,根据线段长度、线段端点圆形框内的角点分布情况以及K最近邻算法对每条线段进行有无意义验证,尽可能多地剔除无意义线段。并利用YorkUrban线段数据集,对ST-Lines算法与原线段提取方法进行测试对比。对比结果表明:ST-Lines算法在平均准确率、F-score、平均线段长度上有所提高,且降低了平均线段数量。

关键词： Shi-Tomasi角点检测无意义线段线段提取优化 K最近邻算法

具有不可预测性的物理混沌随机序列的产生与随机性统计测试分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2013年第4期40卷 65-70页

作者：骆开庆丘水生晋建秀华南理工大学电子与信息学院广东广州510640 华南师范大学物理与电信工程学院广东广州510631

给出了通过几种经典的物理混沌系统,包括Chua’s电路、Lorenz系统、Chen系统,产生混沌随机序列的两种离散化方法.用NIST制定的测试标准对产生的随机序列进行了随机性统计测试分析.分别对不同的物理混沌系统产生的随机序列进行单比特频... 详细信息

给出了通过几种经典的物理混沌系统,包括Chua’s电路、Lorenz系统、Chen系统,产生混沌随机序列的两种离散化方法.用NIST制定的测试标准对产生的随机序列进行了随机性统计测试分析.分别对不同的物理混沌系统产生的随机序列进行单比特频数测试、游程测试、离散傅里叶变换测试、近似熵测试、累积和测试,并进行了比较分析.实验结果表明:物理混沌序列要比算法混沌序列随机性更强,不同序列之间的随机性差异可以通过NIST测试得到体现.在三种经典电路中,建议选择Chen混沌系统的电路做为混沌随机序列发生器.

关键词：混沌系统随机过程统计特性

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混沌伪随机序列的复杂度的稳定性研究

物理学报 2009年第9期58卷 6045-6049页

作者：罗松江丘水生骆开庆华南理工大学电子与信息学院广州510640

增强统计复杂度能反映混沌伪随机序列的随机本质,在此基础上提出了k错增强统计复杂度的定义,用来衡量混沌伪随机序列复杂度的稳定性,并证明了其两个基本特性.以Logistic,Henon,Cubic,Chebyshev和Tent映射产生的混沌伪随机序列为例,说明... 详细信息

增强统计复杂度能反映混沌伪随机序列的随机本质,在此基础上提出了k错增强统计复杂度的定义,用来衡量混沌伪随机序列复杂度的稳定性,并证明了其两个基本特性.以Logistic,Henon,Cubic,Chebyshev和Tent映射产生的混沌伪随机序列为例,说明了该方法的应用.仿真结果表明,该方法能区分不同混沌伪随机序列的稳定性,是一种衡量混沌序列稳定性的有效方法.

关键词：稳定性 k错增强统计复杂度混沌伪随机序列

应用于自适应动态光散射技术的通用型测量方案

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中国粉体技术 2017年第3期23卷 86-90页

作者：陈淼邱健骆开庆彭力韩鹏华南师范大学物理与电信工程学院、广东省光电检测仪器工程技术研究中心广东广州510006

利用不同的测量方案测量6种粒径的纳米颗粒平均粒径和分散度poly等,确定一组应用于自适应动态光散射技术的通用型测量方案。结果表明:对于广泛范围粒径的纳米颗粒,使用该通用性测量方案可以获得准确的粒径信息;通用性测量方案在自适应... 详细信息

利用不同的测量方案测量6种粒径的纳米颗粒平均粒径和分散度poly等,确定一组应用于自适应动态光散射技术的通用型测量方案。结果表明:对于广泛范围粒径的纳米颗粒,使用该通用性测量方案可以获得准确的粒径信息;通用性测量方案在自适应测量过程中不可或缺,同时可以确保自适应测量方案选择的正确性。

关键词：动态光散射自适应测量通用型测量方案

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大整数除法器硬件电路研究与实现

华南师范大学学报（自然科学版） 2020年第4期52卷 114-119页

作者：王德明骆开庆华南师范大学物理与电信工程学院广东省心脑血管个体化医疗大数据工程技术研究中心广州510006

为加快传统的大整数除法的运算速度,提出了一种适合硬件实现的低功耗大整数除法快速算法,在此基础上设计了一个低功耗大整数除法器硬件电路:将2个大整数分别存储在独立的随机访问存储器中,结合控制器和状态机,以实现高速数据读取和计算... 详细信息

为加快传统的大整数除法的运算速度,提出了一种适合硬件实现的低功耗大整数除法快速算法,在此基础上设计了一个低功耗大整数除法器硬件电路:将2个大整数分别存储在独立的随机访问存储器中,结合控制器和状态机,以实现高速数据读取和计算.所提出的除法器具备高速和低功耗特性,且支持多种位宽的除法以及求模运算,最高可支持4096位的被除数以及2048位的除数.使用130 nm CMOS工艺,从面积、功耗和速度方面对大整数除法器硬件电路进行分析,结果表明:该除法器的主频最高可达125 MHz,总面积为0.12 mm2,每兆赫兹消耗的功耗为10μW.

关键词：除法器大整数 VLSI电路

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Zeta电位测量中电场对颗粒粒径的影响

中国粉体技术 2017年第1期23卷 65-67页

作者：吴恒吕永维邱健骆开庆彭力韩鹏华南师范大学广东省光电检测仪器工程技术研究中心物理与电信工程学院广东广州510006

为确定电泳光散射法测量纳米颗粒zeta电位过程中电场对颗粒系统性质的影响,实验研究210、360 nm 2种标准颗粒的单分散溶液在通电前、后颗粒粒度的变化;通过测量90°散射角的动态光散射信号,采用自相关技术进行信号分析,用累积法反演计... 详细信息

为确定电泳光散射法测量纳米颗粒zeta电位过程中电场对颗粒系统性质的影响,实验研究210、360 nm 2种标准颗粒的单分散溶液在通电前、后颗粒粒度的变化;通过测量90°散射角的动态光散射信号,采用自相关技术进行信号分析,用累积法反演计算颗粒的粒径。结果表明,颗粒在小电压的情况下,粒径几乎没有变化;随着电压的增大,平均粒径逐渐增大,说明样品发生团聚;电压越大,颗粒团聚越快。

关键词：电泳光散射纳米颗粒粒度团聚

基于自寻优归一化最小均方误差算法的非接触式心率测量方法研究

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激光与光电子学进展 2021年第20期58卷 303-310页

作者：吴芬彭力韩鹏骆开庆刘冬梅邱健华南师范大学物理与电信工程学院广东省光电检测仪器工程研究中心广东广州510006 华南师范大学(清远)科技创新研究院广东清远511517

基于成像式光电容积脉搏波的非接触式心率测量方法受到环境光干扰会严重影响心率信号的辨别与提取,为了解决这个难点,提出了一种基于自寻优归一化最小均方误差算法的心率信号降噪方法。该方法可根据原始心率信号和背景信号中光线变化的... 详细信息

基于成像式光电容积脉搏波的非接触式心率测量方法受到环境光干扰会严重影响心率信号的辨别与提取,为了解决这个难点,提出了一种基于自寻优归一化最小均方误差算法的心率信号降噪方法。该方法可根据原始心率信号和背景信号中光线变化的趋势,在归一化最小均方自适应滤波器的基础上,通过最小均方误差自动地调整最优控制因子,最大化地去除拾取的图像中的光照干扰。通过与指夹式脉搏血氧仪实际测得的心率结果对比,在光强剧烈变化的条件下,两种方法测量得到的心率平均值的Pearson相关系数为0.95,平均绝对百分比误差为2.16%。本文方法极大地提高了成像式光电容积脉搏波对环境光的抗噪能力,大大提升了成像式光电容积脉搏波测量方法的实用性、可靠性和稳定性。

关键词：成像系统成像式光电容积脉搏波心率测量光照干扰归一化最小均方误差自寻优算法

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多角度动态光散射加权贝叶斯反演算法

计算物理 2019年第6期36卷 673-681页

作者：刘玲陈淼邱健彭力骆开庆韩鹏华南师范大学物理与电信工程学院广东省光电检测仪器工程技术研究中心

研究加权贝叶斯算法在多角度动态光散射法测量单峰分布颗粒体系的颗粒粒度分布中的应用.采用颗粒粒度信息分布为底数、调节参数为指数的权重系数给各个角度下的光强自相关函数曲线加入不同的权重系数,再利用传统的贝叶斯算法反演.模拟... 详细信息

研究加权贝叶斯算法在多角度动态光散射法测量单峰分布颗粒体系的颗粒粒度分布中的应用.采用颗粒粒度信息分布为底数、调节参数为指数的权重系数给各个角度下的光强自相关函数曲线加入不同的权重系数,再利用传统的贝叶斯算法反演.模拟与实验结果表明,加权后的贝叶斯算法能获得分布误差更小的反演结果,有效地抑制了数据噪声的影响,提高颗粒粒度分布反演的准确性.

关键词：多角度动态光散射颗粒粒度分布加权贝叶斯反演算法