应用化学计量学技术研究同时定量分析重叠光谱

在八种化学计量学除噪技术比较研究的基础上,研制了小波包变换Elman回归神经网络方法(WPERNN)用于研究重叠光谱的同时定量测定。结合小波包变换和Elman回归神经网络改进除噪质量及回归能力。通过最佳化,选择了小波函数、小波包分解水平和Elman回归神经网络(ERNN)的结构及参数。两个程序PWPERNN和PERNN被设计执行WPERNN和ERNN方法计算。七种化学计量学方法用于比较研究。实验结果显示WPERNN方法是成功的且优于其他六种方法。     

基于小波包变换的红外与可见光图像融合

针对红外与可见光图像特点,提出一种基于小波包变换的融合算法。该算法先对源图像进行小波包分解,得到低频分量和各带通方向子带分量,并对不同分量采用不同的融合规则进行融合处理,得到各融合系数,然后经小波包重构获得融合图像。该方法可提取源图像细节信息,取得较好的融合效果。     

短数据量动态光散射颗粒测量信号去噪方法

在动态光散射测量中,采用自相关法对测量信号进行去噪,其去噪效果受数据量影响。根据噪声和信号的不同特点,采用小波包变换对信号进行去噪,能够提高信噪比,改善粒径反演结果。采用两种去噪方法,对粒径为100 nm颗粒的散射信号进行去噪并反演,小波包去噪法能够改善粒径误差0.88%~6.41%。在不同数据量下,由两种去噪法的反演结果对比看出,在短数据量时,小波包去噪效果更好,当数据量大于1×106时,两种去噪法效果相差不大。因此,小波包去噪法更适合于短数据量的动态光散射颗粒测量。     

复轮廓波包的构造及其图像去噪应用

一般的轮廓波变换只对信号的低频部分进行分解,却忽略了信号的高频部分,因而丢失了丰富的细节和纹理信息,为了克服这种缺陷,本文利用解析的双树复小波包变换和非抽样方向滤波器组,构造了复轮廓波包变换,并提出一种基于相邻系数阈值分类的复轮廓波包图像去噪算法.新的变换除了具有多分辨率、局部性、多方向性和各向异性的特点外,还具有平移不变性和更丰富的方向分量.仿真试验结果表明,构造的复轮廓波包变换能够有效地抑制伪Gibbs现象,并且保护更多的边缘和纹理等细节,其PSNR值和视觉质量均优于一般的去噪方法.     

小波分析在强流直线感应加速器信号处理中的应用

 应用小波变换具有良好的时频局部特性，通过对强流直线感应加速器(LIA)脉冲信号的去噪声、信号突变点检测以及时间间隔测量等处理，表明小波变换在LIA信号处理中有广泛的应用前景；利用小波包分析的每个节点都代表了对应频带的信号特征的特点，对“神龙一号”快脉冲波形数据进行小波包变换，以各频带信号能量为元素构造特征向量，实现了高维波形数据的特征值提取，达到了数据压缩和降维的目的，为进一步实现LIA故障智能诊断、预测维护提供了一种可行的途径。     

基于小波包变换的复合材料超声波检测信号特征提取

本文以碳纤维复合材料常见缺陷分层、孔隙、疏松的超声波检测缺陷信号为研究对象，对超声波检测信号进行小波包变换，提取包含信号绝大部分能量的近似系数波形特征及细节系数的统计量作为样本的特征值。应用BP神经网络分类器进行分类识别验证，取得较好的识别效果。该方法能以较小的特征维数表征原始信号特点。     

Feature extraction for sound source material recognition with impact sounds

Sound source recognition is a part of environmental sound recognition,which is one of the most important research areas in pattern recognition.Impact sounds carry much physical information associated with the sound sources,which makes impact sound based sound source recognition an important approach to improve recognition performance.In this study,the impact sound continuum synthesized with a ball-plate collision model is used for material recognition of the impacted plates.The basis function learning method and time-frequency representation methods,including the short time Fourier transform and the wavelet packet transform,are applied into classification and the recognition results are compared.The result shows that the features obtained by using the basis function learning perform better for material classification of the impacted plates than that by using the short time Fourier transform and the wavelet packet transform.This demonstrates the high efficiency and superiority of this method in material recognition of sound sources.     

利用冲击声辨识声源材料的特征提取

声源辨识属于环境声识别的范畴,是模式识别的一个重要研究方向。冲击声携带了大量的声源物理信息,因此利用冲击声提取特征进行声源材料辨识是提高声目标识别分类性能的重要途径。对球-板撞击物理模型合成的冲击声连续统,提出使用基函数学习法提取目标特征,同时利用短时傅里叶变换和小波包变换进行特征提取,以此为基础完成被击平板的材料识别。研究结果表明,利用基函数学习法获得的特征,对于冲击声分类的效果明显优于短时傅里叶变换和小波包变换方法,说明利用该方法进行冲击声声源材料辨识的可行性和优势。      

结点阈值小波包变换图像去噪新算法

小波包变换是小波变换的推广,可视为普通小波函数的线性组合,具有灵活的时频分析能力,随着分解层数的增加,小波包分解能够在所有的频率范围聚焦。提出一种应用结点阈值小波包变换的新型图像去噪算法。利用小波包变换对含噪图像进行分解,在图像信号的子带层次上进行结点阈值操作,采用软阈值的方法进行阈值处理,结点噪声采用谱熵法估计,并使用峰值信噪比评估去噪后的图像质量。实验结果表明,相比于使用其它阈值方法的小波包图像去噪算法,该算法具有更好的图像去噪性能。     

Signal-to-noise ratio enhancement based on wavelet filtering in ultrasonic testing

In ultrasonic non-destructive testing of materials with a coarse-grained structure the scattering from the grains causes backscattering noise, which masks flaw echoes in the measured signal. Several filtering methods have been proposed for improving the signal-to-noise ratio. In this paper we present a comparative study of methods based on the wavelet transform. Experiments with stationary, discrete and wavelet packet de-noising are evaluated by means of signal-to-noise ratio enhancement. Measured and simulated ultrasonic signals are used to verify the proposed de-noising methods. For comparison, we use signal-to-noise ratio enhancement related to fault echo amplitudes and filtering efficiency specific for ultrasonic signals. The best results in our setup were achieved with the wavelet packet de-noising method.     

基于多尺度总体最小二乘的图像去噪

提出了一种基于多尺度总体最小二乘的图像去噪算法.采用平稳小波变换对噪音图像进行分解,分别对各个分解层的高频子带,通过总体最小二乘算法估计信号小波系数|并且考虑到不同尺度小波系数之间的相关性,将尺度相关性约束到总体最小二乘算法中,进而准确估计各高频子带信号小波系数,再由估计的信号小波系数通过小波逆变换得到去噪图像.实验结果表明,考虑尺度间相关性的总体最小二乘平稳小波变换图像去噪算法能有效去除图像噪音,在信噪比和视觉质量上有了较大改善.     

光学小波包变换及其滤波器的研究

基于对光学小波变换必要条件的分析,提出光学小波包变换的概念.选出虹膜图库的联合最优小波包基,利用最优基的线性组合生成相应的复合光学小波包滤波器.将滤波器用于光电混合虹膜识别系统中对待识别输入进行小波包特征提取预处理,模拟结果不仅证明引入该滤波器可明显提升系统的识别效果,也证明了光学小波包变换提出的意义.     

用多消失矩最优小波包基改进虹膜识别

采用层叠算法求出尺度函数和小波函数的离散采样序列的逼进，将不具有基函数解析表达式的母小波用于虹膜特征提取，并利于实现连续小波包变换.针对虹膜光学识别应用背景，提出采用基于连续小波包变换的多消失矩联合最优小波包基来改进特征图像相关识别的最优基，并用统计识别方法进行后处理以增强算法适应性，同时提出通过体全息相关系统来实现，以发挥光学高并行性的优势，模拟结果表明可获得比已有方法更高的识别率.     

A new indicator of imminent occurrence of drawdown in the stock market

The crashes in financial markets have caught the attention of many researchers since 1929 and several mathematical models have been proposed to try to forecast the occurrence of these events. The main idea in this work is to use a wavelet transform to detect imminent abrupt changes in a financial time series, which may be eventually related to the possibility of a crash. Case studies are conducted using wavelet approaches with data covering pre-crash and post-crash 1929, as well as more recent Hang Seng and IBOVESPA data. The financial crisis of 2008 also is analyzed using this method. These time series provide useful insights into the behavior of wavelet coefficients under the possibility of short term crashes in stock market. However, it is not a trivial task to infer an imminent drawdown by simply examining the pattern of the wavelet transform coefficients. Hence, an index (a real number between 0 and 1) is proposed to aggregate the information provided by the wavelet coefficients. The new index presented good capability of monitoring crashes and drawdown with small error margins, at least in the studied cases.     

小波包熵和Fisher判别在近红外光谱法鉴别中药大黄真伪中的应用

利用傅里叶变换近红外光谱仪采集了中药大黄的近红外漫反射光谱,提取光谱的主成分和小波包熵等特征信息,再以特征信息为依据,利用Fisher分类器对中药大黄的真伪进行了鉴别。通过比较得出：采用小波包熵特征信息建模和预测误判率比采用主成分低。用小波包熵进行特征提取和Fisher分类器相结合对中药大黄真伪进行鉴别,其建模集交叉验证的误判率为6.52%,预测集的误判率是2.04%,为中药大黄的近红外快速真伪鉴别提供了参考。     

小波包变换潜变量回归同时测定钐和钇

采用小波包变换潜变量回归(WPLVR)方法,同时测定了钐和钇。该法结合小波包变换和潜变量回归改进了除噪质量。信号的小波包表述提供了一个局部时频描述, 因此在小波域, 除噪质量可以改善。潜变量是把小波包处理过的信号投影到正交基本征矢量上获得。潜变量可由原始变量的线性组合来表示。使用该法, 人们可从没有选择性的全光谱数据中获得极有选择性的信息。通过最佳化,选择了小波函数及小波包分解水平(L)。编制了两个程序(PWPLVR)和(PFTLVR)执行WPLVR和傅里叶变换潜变量回归(FTLVR)法计算。试验结果表明两种方法都是成功的,且WPLVR法更优于FTLVR法。     

结合边缘信息和图像特征信息的曲波域遥感图像融合

曲波变换是一种更适合于图像处理的多尺度几何分析方法,具有比小波变换更强的方向选择和辨识能力,而且对图像边缘的表达更优于小波.结合色度-饱合度-亮度变换将其应用于合成孔径雷达图像和多光谱图像融合可以更好地表示图像中的有用特征.首先对多光谱图像进行色度-饱合度-亮度变换,得到亮度分量Ⅰ,对雷达图像和Ⅰ分量进行曲波变换得到粗尺度系数和细节尺度系数;将雷达图像的粗尺度系数和细节尺度系数进行叠加,计算归一化的曲波系数直方图,定义边缘有效因子,利用合成孔径雷达图像的特征信息将曲波变换系数分为均匀区、非均匀区和亮点目标区.然后采用相应的融合规则对融合图像的粗尺度系数进行处理,对细节尺度系数采用简单的直接取大方法,逆变换后得到新的亮度分量.用新的亮度分量替代原亮度分量进行逆色度-饱合度-亮度变换得到最终融合结果,利用统计类指标对融合结果进行评价.实验结果表明,该方法在保持光谱信息和提高空间分辨率上都有较好的效果.     

结合边缘信息和图像特征信息的曲波域遥感图像融合

曲波变换是一种更适合于图像处理的多尺度几何分析方法,具有比小波变换更强的方向选择和辨识能力,而且对图像边缘的表达更优于小波.结合色度-饱合度-亮度变换将其应用于合成孔径雷达图像和多光谱图像融合可以更好地表示图像中的有用特征.首先对多光谱图像进行色度-饱合度-亮度变换,得到亮度分量I,对雷达图像和I分量进行曲波变换得到粗尺度系数和细节尺度系数;将雷达图像的粗尺度系数和细节尺度系数进行叠加,计算归一化的曲波系数直方图,定义边缘有效因子,利用合成孔径雷达图像的特征信息将曲波变换系数分为均匀区、非均匀区和亮点目标区.然后采用相应的融合规则对融合图像的粗尺度系数进行处理,对细节尺度系数采用简单的直接取大方法,逆变换后得到新的亮度分量.用新的亮度分量替代原亮度分量进行逆色度-饱合度-亮度变换得到最终融合结果,利用统计类指标对融合结果进行评价.实验结果表明,该方法在保持光谱信息和提高空间分辨率上都有较好的效果.     

利用深度神经网络和小波包变换进行缺陷类型分析

超声检测中对缺陷进行类型分析通常取决于操作人员对于特定专业知识的了解及检测经验,从而导致其分析结果的不稳定性和个体差异性。本文提出了一种使用小波包变换提取缺陷特征信息,并应用深度神经网络对得到的信息进行分类识别的方法。利用超声相控阵系统对于不锈钢试块上的通孔、斜通孔和平底孔进行超声检测,并对得到的超声回波波形按照新方法进行分析。实验结果表明,使用小波包变换后的数据进行分类识别能够在提高识别准确率的同时降低神经网络的学习时间,而使用深度神经网络相比通用的BP神经网络以可接受延长学习时间的代价提高了识别的准确率。采用新方法后,缺陷分类正确率提高了21.66%,而网络学习时间只延长了91.9s。在超声检测中使用小波包变换和深度神经网络来对于缺陷进行类型分析,能够排除人为干扰,增加识别准确率,对于实际应用有着极大的意义。      

Digital hologram encryption using discrete wavelet packet transform

In this paper, key components of a digital hologram were tracked using discrete wavelet packet transform to propose an encryption. Information needed to handle digital holograms were obtained by analyzing the characteristic of digital holograms in the Fresnel and frequency domains. By integrating the information that was experimentally obtained, an encryption method that uses the wavelet transform and subband packetization was proposed. Thus it is possible to change the encryption strength by changing the level of wavelet transform and the energy value of the coefficients to be encrypted. Optimal parameters can be found by analyzing the encryption effect numerically and visually. Therefore, it is possible to execute the encryption efficiently using the parameters presented in this paper without a separate analysis process. The experimental results showed that encrypting only 0.032% of the entire data was enough to hide the contents of the hologram. Here, we regarded the key to encrypt the subband packetization information as the overall encryption key.