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基于时延空时滤波的P300波形提取及目标分类算法

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北京理工大学学报 2021年第3期41卷 327-333页

作者：林艳飞卢志强李博闻刘志文高小榕北京理工大学信息与电子学院北京100081 清华大学医学院北京100084 中国船舶工业系统工程研究院北京100094

提出一种基于时延空时滤波的P300波形提取及目标分类算法.将多通道脑电信号进行时延,利用最小二乘法思想构造代价函数,通过交替优化的方式估计空时滤波器和源信号,使代价函数收敛并得到空时滤波器,实现空域的源分离和时域的波形提取.经... 详细信息

提出一种基于时延空时滤波的P300波形提取及目标分类算法.将多通道脑电信号进行时延,利用最小二乘法思想构造代价函数,通过交替优化的方式估计空时滤波器和源信号,使代价函数收敛并得到空时滤波器,实现空域的源分离和时域的波形提取.经过仿真P300数据对算法性能进行验证,结果表明,该算法对P300波形恢复效果优于同类型的相关算法.对真实脑电数据进行处理,用算法得到的空时滤波器提取P300源成分作为分类特征,利用训练集得到的P300源成分训练Fisher分类器进行目标分类.结果表明,算法的P300波形提取效果、目标分类准确率及AUC值均优于同类型的相关算法.因此,该算法可有效提取P300波形并进行目标分类.

关键词：脑电空时滤波 P300波形波形提取分类

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基于空时滤波的弱干扰信号波达方向估计方法

海军工程大学学报 2019年第4期31卷 83-89页

作者：朱银兵李豹曹可劲海军工程大学电气工程学院

为实现对强度弱、波达方向比较接近以及信号相干等干扰信号波达方向的准确估计,提出了基于空时滤波的弱干扰信号波达方向估计方法,并在低干噪比条件下分别对一般非相关、波达方向接近非相关以及相干干扰进行了仿真分析。结果表明:所提... 详细信息

为实现对强度弱、波达方向比较接近以及信号相干等干扰信号波达方向的准确估计,提出了基于空时滤波的弱干扰信号波达方向估计方法,并在低干噪比条件下分别对一般非相关、波达方向接近非相关以及相干干扰进行了仿真分析。结果表明:所提出方法能够准确估计一般非相关弱干扰信号的波达方向,估计角度偏差不超过0.5°;能够较准确估计角度偏差不低于10°的非相关和弱相干干扰的波达方向,估计角度偏差分别不超过1.4°和1.3°;该方法还具有对干扰信号波达方向角度偏差和干噪比敏感度较低的优点,可为复杂电磁环境下干扰源的准确测向定位提供技术支撑。

关键词：卫星导航弱干扰信号波达方向空时滤波相干干扰

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基于空时滤波的红外弱小目标检测算法研究

基于空时滤波的红外弱小目标检测算法研究

作者：彭闪电子科技大学

学位级别：硕士

红外弱小目标检测多用于监控侦察领域,及时准确地发现目标尤为重要。红外弱小目标图像中的目标具有低对比度,尺寸较小,无形状纹理等特征,并且会受到复杂背景杂波及随机噪声的干扰。因此,需要抑制背景与噪声,增强目标对比度。传统的算法... 详细信息

红外弱小目标检测多用于监控侦察领域,及时准确地发现目标尤为重要。红外弱小目标图像中的目标具有低对比度,尺寸较小,无形状纹理等特征,并且会受到复杂背景杂波及随机噪声的干扰。因此,需要抑制背景与噪声,增强目标对比度。传统的算法中,大多不能同时兼顾检测精度、检测效率及场景鲁棒性。分析序列图像中目标与背景及噪声的特性,结合时域信息与空域信息,利用更多的信息进行弱小目标的检测。本文的研究内容主要为红外图像的分析,空时联合局部对比度算法、空时同质性测量算法、空时局部熵算法的研究。主要研究内容有:（1）提出了一种空时联合局部对比度算法。通常,目标所在区域与邻域部分的灰度值是不同的,尽管有时目标与邻域之间的区别并不明显。这意味着目标在空间局部区域是不同的。此外,对于运动点目标,目标在不同帧间的位置有差异变化,有时背景也有变化,但相对于目标的变化较小,因此可忽略,即目标在时间局部范围上也是不同的。因此考虑在空域上采取块对比度与多尺度复合窗口的方式进行目标的增强,在时域上采用帧间均值局部对比度的方式进行背景抑制。结合两者的信息,提高目标的检测性能。（2）提出了一种空时同质性测量算法。空域上的小目标检测,要考虑目标自身的特性,也要考虑背景的特性。在空域上,采取滑动窗口的形式对图像进行遍历,窗口中目标所在部分的计算,属于片内同质性测量,而目标与背景之间的差异性计算,属于片间异质性测量。通过设计相关模型,使得输出结果中,目标得到增强,背景得到抑制。在时域上,尽管不同帧的背景之间会有轻微的变化,但是比起目标的变化是较小的,因此采用方差的方式,对不同帧进行背景抑制,于背景而言,时域方差的计算属于时域同质性测量。最后采取融合方式,对空域与时域的检测结果结合,得出检测结果。（3）提出了一种空时局部熵算法。熵代表着信息混乱程度,因此对于一幅红外弱小目标图像,计算全局信息熵是没有意义的,弱小目标的检测中通常采取的是局部熵计算。考虑到单帧检测中背景及噪声等杂波干扰较大,因此结合时域信息,将相邻帧间的局部熵进行加权融合,再通过不同复合窗口的选取,找出效果最佳的计算值作为最终检测结果。实现冗余杂波的抑制,目标对比度的增强。

关键词：红外弱小目标检测空时滤波空时联合局部对比度空时同质性测量空时局部熵

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GPS接收机空域和空时滤波性能研究

现代电子技术 2008年第3期31卷 169-171页

作者：万瑞兰家隆刘田电子科技大学电子工程学院

提出了空域滤波和空时滤波的优缺点,研究了他们的抗干扰性能,并在圆阵中进行了仿真。仿真结果表明这两种方法都可以用于GPS接收机抗干扰。其中,空时滤波结构相对于空域滤波能增加系统的自由度,对于宽带信号能提供更佳的抗干扰性能;价格... 详细信息

提出了空域滤波和空时滤波的优缺点,研究了他们的抗干扰性能,并在圆阵中进行了仿真。仿真结果表明这两种方法都可以用于GPS接收机抗干扰。其中,空时滤波结构相对于空域滤波能增加系统的自由度,对于宽带信号能提供更佳的抗干扰性能;价格相对较低的空域滤波结构在普通干扰环境中(干扰数目较少)也是一种合适的选择。

关键词： GPS 自适应算法空时滤波抗干扰

基于空时滤波的修正两步最小均方波束形成算法

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基于空时滤波的修正两步最小均方波束形成算法

第五届中国卫星导航学术年会

作者：郑永翔任超温景阳胡刚于亚静北京北斗星通导航技术股份有限公司

本文针对空时二维滤波器结构,提出了修正两步最小均方波束形成算法,通过修正每次迭代运算中的期望阵列响应幅度和方向矩阵,显著地减少了矩阵运算量,达到快速准确求解期望方向图的相位和相应权矢量的目的。该算法在不改变天线阵元数的情... 详细信息

本文针对空时二维滤波器结构,提出了修正两步最小均方波束形成算法,通过修正每次迭代运算中的期望阵列响应幅度和方向矩阵,显著地减少了矩阵运算量,达到快速准确求解期望方向图的相位和相应权矢量的目的。该算法在不改变天线阵元数的情况下,比传统空域滤波增加了时域处理维数,提高了波束形成质量,并利用了期望方向图相位的随机性,通过迭代更新期望方向图的相位和相应权矢量,实现了方向图的旁瓣控制,理论上可以形成任意控制的旁瓣波束,可满足不同应用场合的需求。经计算机仿真实验,算法可以很好的收敛到期望的方向图,充分验证了该算法的有效性。该算法可广泛应用于多天线的GNSS导航接收机或抗干扰接收机中,在提高接收机在复杂环境下的可用性和灵敏度上具有重要的意义。

关键词：波束形成空时滤波两步最小均方天线阵

来源： cnki会议评论

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多层频时空特征提取的RSVP目标分类算法

北京理工大学学报 2024年第3期44卷 312-320页

作者：赵子威林艳飞高小榕北京理工大学集成电路与电子学院北京100081 清华大学医学院北京100084

由于事件相关电位(ERP)信噪比低、变异性强,其在大脑皮层所体现的空间−时间信息分布在不同RSVP范式下的分布差异较大,并且传统基于CSP或LDA的单试次解码算法在不同数据集下分类性能不稳定,分类模型鲁棒性在数据集间有限.对此,从频−时−... 详细信息

由于事件相关电位(ERP)信噪比低、变异性强,其在大脑皮层所体现的空间−时间信息分布在不同RSVP范式下的分布差异较大,并且传统基于CSP或LDA的单试次解码算法在不同数据集下分类性能不稳定,分类模型鲁棒性在数据集间有限.对此,从频−时−空域多个角度出发,通过设计两个交替迭代优化的空时域滤波器进行特征提取,提出了一种多层频时空ERP特征提取的目标分类算法(STAEE)以增强RSVP-BCI的解码性能.算法共分为滤波器组模块、时间窗分解模块、空时域滤波模块和感兴趣区域选择模块.在两个公共RSVP数据集的分类任务中,相较于结构化判别分析(HDCA)、共空域模式(CSP)、滤波器组共空域模式(FBCSP)以及空时判别分析(STDA)4个基准算法,所提出的STAEE算法获得了更高的曲线下面积(AUC),这表明该算法能够有效克服ERP在不同数据集分布的变异性,提升识别系统的分类性能.

关键词：脑−机接口(BCI) 快速序列视觉呈现(RSVP) 空时滤波特征提取

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红外目标特性分析及空时显著性建模方法

红外目标特性分析及空时显著性建模方法

作者：李加辉电子科技大学

学位级别：硕士

红外目标检测系统在诸多领域里面有着广泛的运用,在飞机舰船检测、制导、预警等军事方面以及地质探测、工业缺陷检测等民用方面有着不俗的价值。能否准确地有效地发现目标,决定了红外目标检测系统的性能好坏,因此,对于红外目标检测的研... 详细信息

红外目标检测系统在诸多领域里面有着广泛的运用,在飞机舰船检测、制导、预警等军事方面以及地质探测、工业缺陷检测等民用方面有着不俗的价值。能否准确地有效地发现目标,决定了红外目标检测系统的性能好坏,因此,对于红外目标检测的研究十分重要。而由于红外成像的特点,比如红外目标占比低、缺少纹理等信息、对比度低以及复杂的背景环境影响,使得传统算法处理起来很难做到同时具备检测稳定性、检测精度高、保持检测效率诸优点。因此,本文通过引入对红外图像空域时域上显著性的分析,利用了更多的特征信息来有效处理红外目标的检测,其主要工作和研究内容有如下:(1)研究红外目标的成像原理,并在此基础上对红外的目标特性、背景特性和噪声特性进行分析;收集红外序列图像以制作数据集,并对图像进行预处理。(2)提出了一种基于空时熵权重融合的红外目标显著性建模方法。针对红外弱小目标在图像帧中占比过低、特征在转换过程中丢失的问题,空域上通过构造高斯金字塔分层提取图像的特征得到显著图的构建,时域上通过香农熵的概念针对多帧序列图进行核密度估计得到时域显著图,然后通过加权融合的算法得到最终的空时显著图,实现对红外目标的检测,弥补了现有算法因为目标特征过少导致出现误检的现象。(3)提出一种基于空时显著性的不确定性估计融合算法。针对项目中目标强度弱、场景复杂的问题,通过共现直方图计算出图像的对比度、梯度以及光流的幅度和梯度的显著图,然后利用捕捉自顶向下的目标线索的方法得到对象映射图,然后将上述的图合成最终的显著图,最后使用无监督不确定性估计的方法得到最终结果图,实现对红外目标的检测。(4)提出一种基于空时熵流法的红外目标建模及检测算法。针对现有算法对被噪声干扰的复杂环境下对小目标产生误检的问题,首先构造出熵图,利用微分法计算熵流场,然后构建熵流二维直方图,从而确定直方图中的主峰,确定主峰之后,通过对比背景得到差分图像,最后使用管道滤波法实现小目标的检测。将本文提到的三种算法与其他经典视觉算法在多组数据下进行定量和视觉定性的对照试验,得到算法的综合性能评估。结果表明,在包含边缘、虚警源的复杂环境下,本文提到的算法拥有更好的检测性能,能够有效应用到红外检测系统中。

关键词：红外目标检测空时显著性空时滤波建模方法

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一种空时联合的自适应波束形成算法

数据采集与处理 2007年第1期22卷 42-48页

作者：郭玉华戴旭初中国科学技术大学电子工程与信息科学系合肥230027

为了进一步提高传统最优空时滤波算法的性能,提出了一种新的空时联合的自适应波束形成算法。在给出算法的信号模型和算法原理的基础上,详细地阐述了该算法实现空时联合自适应滤波的机理,然后利用计算机仿真较全面地分析和比较了算法的... 详细信息

为了进一步提高传统最优空时滤波算法的性能,提出了一种新的空时联合的自适应波束形成算法。在给出算法的信号模型和算法原理的基础上,详细地阐述了该算法实现空时联合自适应滤波的机理,然后利用计算机仿真较全面地分析和比较了算法的性能。理论分析和仿真结果表明,该算法在提高输出信干噪比和削弱指向误差影响等方面明显优于传统的最优空时滤波方法。

关键词：空时滤波自适应波束形成特征空间

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非均匀傅里叶变换频率不变波束形成方法

信号处理 2013年第6期29卷 691-696页

作者：王冬霞周城旭韩颖孙福明辽宁工业大学电子与信息工程学院辽宁锦州121001

频率不变波束形成是宽带阵列信号处理研究的重要内容之一。本文以麦克风阵列语音处理为研究对象,针对FIB低频处波束形成一致性不理想的问题,提出了一种基于非均匀傅里叶变换的频率不变波束形成方法。该方法采用非均匀采样来增加低频处... 详细信息

频率不变波束形成是宽带阵列信号处理研究的重要内容之一。本文以麦克风阵列语音处理为研究对象,针对FIB低频处波束形成一致性不理想的问题,提出了一种基于非均匀傅里叶变换的频率不变波束形成方法。该方法采用非均匀采样来增加低频处的采样点数,构建符合非均匀傅里叶逆变换的范德蒙矩阵,再用优化对称窗函数对变换结果进行截取,得到空时滤波器。该方法不仅实现了低频段与期望波束响应近似的波束图,且降低了阵元数目。计算机仿真实验结果验证了该方法的有效性。

关键词：频率不变波束形成麦克风阵列非均匀傅里叶变换波束响应空时滤波