[發明專利]一種基于二維矩陣特征識別的分布式光纖振動信號識別算法

在審

• 申請號: 201710147275.1
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106991381A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 陳柏;楊建成;張承濤;陳宇;陳嘉琳
• 申請（專利權）人: 無錫亞天光電科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;H04B10/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于振動信號識別算法技術領域，更具體地說，尤其涉及一種基于二維矩陣特征識別的分布式光纖振動信號識別算法。

背景技術

分布式光纖傳感系統是一種利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號介質的傳感系統。分布式光纖傳感系統原理是同時利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號介質，采用先進的OTDR技術，探測出沿著光纖不同位置的溫度和應變的變化，實現真正分布式的測量。分布式光纖傳感應用廣泛，對于分布式光纖振動信號識別算法，現有的算法識別效率低，難以保證數據的準確性，可靠性不高。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種基于二維矩陣特征識別的分布式光纖振動信號識別算法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于二維矩陣特征識別的分布式光纖振動信號識別算法，包括如下步驟：

S1、信號采集，通過分布式光纖采集振動的光信號；

S2、將步驟S1中采集到的光信號轉化為原始電信號，利用光調制器實現從電信號到光信號的轉換的器件，并進行收集；

S3、將步驟S2中得到的原始電信號進行濾波，并進行收集；

S4、將步驟S3中得到波形進行二維數據生成，數據采集系統處于正確的工作狀態，并將信息和數據反饋給上位機，生成二維數據；

S5、將步驟S4中生成的二維數據通過形態學處理方法進行圖像膨脹；

S6、將步驟S5中生成的二維數據通過形態學處理方法進行孔洞填充，利用MATLAB軟件系統來實現圖像的局部區域填充；

S7、將步驟S6中生成的二維數據通過形態學處理方法進行區域分割；

S8、對識別出的區域進行特征表示和描述，提取圖像骨骼，提取圖像的傅里葉描述子，并通過傅里葉描述子進行振動信號的識別。

優選的，步驟S1中，以FPGA作為主控制器，USB作為傳輸接口，硬件分為信號調理部分、信號采集部份、FPGA部分、USB信號傳輸部分以及電源模塊、數字IO模塊和預留擴展口。

優選的，步驟S2中電光調制器是利用電光晶體的折射率隨外加電場而變即電光效應實現光調制。

優選的，步驟S3中采用切比雪夫濾波器，通帶起伏越小，截止頻率點衰減的分貝值也越小，切貝雪夫濾波器的通帶有波紋，過渡帶輕陡直，濾波效果更加好，減少干擾數據對信號識別的影響。

優選的，步驟S5中將生成的二維數據通過形態學處理方法進行圖像膨脹，將與物體接觸的所有背景點合并到物體中，使目標增大，可添補目標中的空洞。

優選的，步驟S7中生成的二維數據通過形態學處理方法進行區域分割，首先對每個需要分割的區域找出一個種子象素作為生長的起點,然后將種子象素周圍鄰域中與種子有相同或相似性質的象素，根據事先確定的生長或相似準則來確定，合并到種子象素所在的區域中，而新的象素繼續做種子向四周生長，直到再沒有滿足條件的象素可以包括進來。

優選的，在步驟S8中，提取圖像骨骼是是采用讀取圖像文件，再用graythreash函數計算閾值計算，利用im2bw函數將原圖像變為二值圖像，調用bwmorph函數去除物體的邊界像素，其余像素組成的圖像骨架并顯示出來，完成圖像骨骼的提取，提取圖像的傅里葉描述子是利用基于曲線多邊形近似的連續傅里葉變換方法計算出傅里葉描述子，并通過形狀的主方向消除邊界起始點相位影響。

本發明的技術效果和優點：本發明提供的一種基于二維矩陣特征識別的分布式光纖振動信號識別算法，將二維數據通過形態學處理方法進行圖像加強，包括圖像膨脹，孔洞填充，區域分割，將信號的特征進行加強，對識別出的區域進行特征表示和描述，包括提取圖像骨骼，提取圖像的傅里葉描述子，并通過傅里葉描述子進行振動信號的識別，使分布式光纖振動信號識別效率更高，數據更加準確，可靠性高，本發明設計合理，步驟簡練，有利于推廣和普及。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

一種基于二維矩陣特征識別的分布式光纖振動信號識別算法，包括如下步驟：

S1、信號采集，通過分布式光纖采集振動的光信號；