Фильтрация нестационарных акустических сигналов на основе сплайновой




Скачать 29.12 Kb.
НазваниеФильтрация нестационарных акустических сигналов на основе сплайновой
Дата конвертации25.04.2013
Размер29.12 Kb.
ТипДокументы

УДК 004(06) Информатика и процессы управления

М.В. ЗВЕРЕВ, С.Е. ОРЛОВ

Научный руководитель – В.Г. ГЕТМАНОВ, д.т.н., профессор

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»


ФИЛЬТРАЦИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ СПЛАЙНОВОЙ
АППРОКСИМАЦИИ И WAVELET-ПРЕОБРАЗОВАНИЙ



Рассматриваются методы фильтрации нестационарных акустических сигналов с помощью wavelet-преобразований и сплайновой аппроксимации.


Акустические сигналы, например, речевые, музыкальные, сигналы акустической эмиссии (АЭ) и т.д., чаще всего, являются существенно нестационарными – с меняющимися во времени спектральными характеристиками. Природа шумов в наблюдениях таких сигналов, в определённой степени, может быть неизвестной. Достаточно часто, в инженерной практике возникает задача фильтрации шумов для подобных сигналов. Особенности рассматриваемых сигналов ограничивают для них эффективность традиционных методов полосовой фильтрации.

Для сигналов с указанными свойствами достаточно часто применяется фильтрация, основанная на wavelet – преобразованиях [1]. Производится разложение сигнала по системе ортогональных wavelet-функций. В разложении обнуляется часть коэффициентов Хаара и затем производится обратное wavelet- преобразование – по части коэффициентов восстанавливается сигнал, который принимается в качестве результата фильтрации. Реализация данного подхода сопряжена с проблемами определения порога – количества обнуляемых коэффициентов. При большом количестве обнуляемых коэффициентов сигнал подвергается сильному загрублению, в котором, однако, гарантировано отсутствуют шумовые составляющие. При малом количестве – остаются шумы.

В качестве альтернативных вариантов фильтрации предлагается использование сплайновой фильтрации или двухэтапной фильтрации в виде комбинации фильтрации на основе wavelet- преобразований и последующей фильтрации на основе аппроксимационных сплайнов [2]. Здесь рассматривается пример фильтрации сигнала АЭ. На рис. 1 кривая (1) обозначат исходный сигналY0(Ti), определённый в точках , T=10-6 c.

Первый альтернативный вариант состоит в реализации сплайновой фильтрации, основанный на построении аппроксимационных полиномиальных сплайнов. Регулируются параметры – порядок полиномов L и число точек на сплайновом интервале N. На рис.1 индексом 2 обозначена кривая Y1(Ti), являющаяся результатом сплайновой фильтрации с параметрами L=2, аппроксимированная полиномами второго порядка на сплайновых интервалах величиной N=6 точек.






Рис. 1. Результат сплайновой фильтрации сигнала АЭ

Рис. 2. Результат комбинированной фильтрации сигнала АЭ
Второй альтернативный вариант состоит в реализации двухэтапной фильтрации. На первом этапе используется wavelet-преобразование, основанное на ортогональных функциях Хаара [2]. Сигнал АЭ разлагается по функциям Хаара – вычисляются весовые коэффициенты и обнуляются коэффициенты, с малой энергией составляющих, и затем, на основе укороченной системы коэффициентов, реализуется обратное разложение Хаара. После первого этапа, полученный сигнал оказывается огрублённым. На втором этапе огрублённый сигнал подвергается сплайновой аппроксимации – образуется сглаженный сигнал, который принимается в качестве результата фильтрации.

На рис. 2 кусочно-непрерывные линии с отдельными шумовыми всплесками Y2(Ti) (1) соответствуют огрублённому сигналу, полученному на первом этапе с помощью функций Хаара. Кривая Y3(Ti) (2) представляет собой результат второго этапа – сплайнового сглаживания от первого этапа. Видно, что кривые с индексом 2 рис. 1 и рис. 2 достаточно близки. Это обстоятельство позволяет сделать вывод о перспективности применения сплайновой или комбинированной фильтрации.

Список литературы

1.Дьяконов В.П. Вейвлеты.От теории к практике. М.: СОЛОН- Пресс.- 2004.-400с.

2.Гетманов В.Г. Восстановление нестационарных зависимостей с использованием аппроксимационных сплайнов. // Изв. РАН. Техническая кибернетика.- 1991.- №6.- С.46.


_______________________________________________________________________

ISBN 978-5-7262-1229-6. XIII конференция «Молодежь и наука»

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Фильтрация нестационарных акустических сигналов на основе сплайновой iconВ. И. Джиган гуп нпц «элвис»
Например, адаптивные фильтры используются в компенсаторах сигналов электрического и акустического эха, выравнивателях электрических...

Фильтрация нестационарных акустических сигналов на основе сплайновой iconMетоды обработки нестационарных сигналов, основанные на скрытых марковских моделях
Етоды обработки нестационарных сигналов, основанные на скрытых марковских моделях

Фильтрация нестационарных акустических сигналов на основе сплайновой iconМедианная фильтрация стохастических сигналов
Однако сколь-нибудь детального исследования свойств медианных фильтров как средства фильтрации сигналов различного типа, по всей...

Фильтрация нестационарных акустических сигналов на основе сплайновой iconНекоторые аспекты изучения Воздействия низкочастотных акустических сигналов на организм человека

Фильтрация нестационарных акустических сигналов на основе сплайновой iconТема пространство и метрология сигналов физическая величина более точно определяется уравнением, чем измерением
Пространство сигналов. Множества сигналов. Линейное пространство сигналов. Норма сигналов. Метрика сигналов. Скалярное произведение...

Фильтрация нестационарных акустических сигналов на основе сплайновой iconНаучные статьи сотрудников кафедры
Абакумова О. Л., Демин Н. С., Сушко Т. В. Фильтрация стохастических сигналов с непрерывным временем по дискретным наблюдениям с памятью...

Фильтрация нестационарных акустических сигналов на основе сплайновой iconРазработка алгоритмов автоматической обработки нестационарных кв сигналов с линейной частотной модуляцией
Специальность: 05. 12. 04 — Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Фильтрация нестационарных акустических сигналов на основе сплайновой iconОбработка сигналов в радиотехнических системах
Экспериментальная проверка эффективности компенсационной обработки радиолокационных сигналов на основе метода нск

Фильтрация нестационарных акустических сигналов на основе сплайновой iconБаромембранні апарати
Хотя фильтрация истори­чески является чрезвычайно старым процессом, использую­щимся еще древними египтянами, которые процеживали...

Фильтрация нестационарных акустических сигналов на основе сплайновой iconЦифровая обработка сигналов
Разработать устройство, представляющее собой цифровой фильтр с бесконечной импульсной характеристикой на основе процессора цифровой...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница