[發(fā)明專利]基于梯度算子和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的頻譜空洞檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410441574.2
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN105375992B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張更新;陳歡;謝智東;胡婧;邊東明;高逢順
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍理工大學(xué)
• 主分類號: H04B17/309
• 分類號: H04B17/309;G06T7/00;H04B17/336
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心32203
• 代理人: 吳茂杰,朱顯國

1.一種基于梯度算子和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的頻譜空洞檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

10)信號頻譜預(yù)處理：將信號頻譜先轉(zhuǎn)化為二維灰度圖像，再利用梯度算子對二維灰度圖像進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到信號頻譜預(yù)處理圖像；

20)信號噪聲分離：根據(jù)信號頻譜預(yù)處理圖像，計算各頻率點(diǎn)梯度值分布的直方圖，并利用直方圖統(tǒng)計算法得到信號與噪聲分離的信號頻譜；

30)頻譜空洞定位：利用膨脹腐蝕算法去除信號頻譜中的噪聲，定位頻譜中的空閑頻譜；

所述信號頻譜預(yù)處理(10)步驟包括：

11)信號頻譜變換：將帶噪聲的時域信號經(jīng)傅里葉變換得到頻域信號；

12)采樣點(diǎn)投影：將每個采樣點(diǎn)對應(yīng)的幅值投影到水平面上，得到與采樣點(diǎn)對應(yīng)的平面點(diǎn)的灰度值，將所有平面點(diǎn)的灰度值集合，得到灰度值一維數(shù)組；

13)灰度圖像獲取：將灰度值一維數(shù)組擴(kuò)展，得到二維灰度圖像；

14)梯度算子處理：使用梯度算子模板對灰度圖像中的每個點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到信號頻譜預(yù)處理圖像；

所述信號噪聲分離(20)步驟包括：

21)梯度值排序：將信號頻譜預(yù)處理圖像中采樣點(diǎn)對應(yīng)的梯度值G_i，i＝1，…，N組成的序列G(n)，n∈[1，N]中的元素由小到大排序，得到遞增序列G'(n)，其長度為N；

22)遞增序列分區(qū)：將遞增序列G'(n)分為多個區(qū)間，第Q個區(qū)間如下式所示，

[(Q-1)Δg,G'(N)]，(1)，

式中，Δg為將ΔG均分為Q等份的每一等份值，ΔG如下式所示，

ΔG＝G'(N)-G'(0)，(2)，

在遞增序列G'(n)中，

G'(0)＝min(G_i)，i＝1,…,N，(3)，

G'(N)＝max(G_i)，i＝1,…,N，(4)，

23)區(qū)間點(diǎn)計數(shù)：每個區(qū)間內(nèi)的點(diǎn)數(shù)初始值設(shè)為0，依次掃描各個采樣點(diǎn)n_i(i＝1,2,…,N)，若掃描到的采樣點(diǎn)的梯度值落在某個區(qū)間內(nèi)，即

(j-1)Δg≤G_i≤jΔg,i＝1,…,N，j＝1,…,Q，(5)，

則第j區(qū)間內(nèi)的點(diǎn)數(shù)M_j(j＝1,…,Q)就加1，直至掃描完全部的采樣點(diǎn)，各個區(qū)間內(nèi)的點(diǎn)數(shù)依次為M₁，M₂，M₃，…，M_Q；

24)噪聲分離：分別計算每個區(qū)間內(nèi)的點(diǎn)數(shù)占全部點(diǎn)數(shù)的比例，即區(qū)間占點(diǎn)比，即式(5)所示，

ρj=MjN,j=1,...,Q,---(6),]]>

將區(qū)間占點(diǎn)比最大的區(qū)間的采樣點(diǎn)的梯度值的均值作為二值化門限λ，如下式所示，

λ＝mean(G'(M_j))，j＝1,…,Q，(7)，

超過二值化門限λ的為信號的頻率點(diǎn)；

式中，i：時域信號轉(zhuǎn)化到頻域后每個采樣點(diǎn)的標(biāo)注，

j：對遞增梯度向量進(jìn)行分區(qū)后每個分區(qū)的標(biāo)注，

n：梯度值序列中所有梯度值對應(yīng)的下標(biāo)；

所述頻譜空洞定位(30)步驟包括：

31)結(jié)構(gòu)元素選取：根據(jù)信號頻譜的長度選取對應(yīng)的結(jié)構(gòu)元素；

32)雜散點(diǎn)剔除：利用結(jié)構(gòu)元素對信號與噪聲分離的信號頻譜先進(jìn)行開運(yùn)算，再進(jìn)行閉運(yùn)算，剔除雜散點(diǎn)；

33)頻譜空洞定位：利用查找算法，快速定位出空間頻譜中的信號頻譜占用的頻段，剩下的頻段即為頻譜空洞的頻率范圍。