[發(fā)明專利]一種用于分布式光纖傳感系統(tǒng)的目標(biāo)分類識(shí)別方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711461496.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108197646A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于分布式光纖傳感系統(tǒng)的目標(biāo)分類識(shí)別方法，涉及目標(biāo)識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。它主要由數(shù)據(jù)篩選、特征提取、分類器設(shè)計(jì)、交叉測(cè)試、實(shí)際應(yīng)用等處理步驟構(gòu)成。該方法通過(guò)二元檢測(cè)分類器對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)的多類特征參數(shù)進(jìn)行基于最大似然比檢測(cè)方法的多級(jí)分類，并在時(shí)間、空間維度上進(jìn)行信息融合處理，從而實(shí)現(xiàn)了高效率、低虛警率的目標(biāo)檢測(cè)和分類識(shí)別，具有目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別概率高、虛警率低、計(jì)算速度快、工程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，解決了復(fù)雜工作環(huán)境下傳感探測(cè)高虛警率或目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別算法復(fù)雜的問(wèn)題，特別適合長(zhǎng)距離探測(cè)、環(huán)境復(fù)雜多樣等情況下的目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別過(guò)程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及目標(biāo)識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種用于分布式光纖傳感系統(tǒng)的低虛警率的目標(biāo)分類識(shí)別方法。

背景技術(shù)

(Optical Time Domain Reflectometer，光時(shí)域反射儀)分布式光纖傳感系統(tǒng)可用于對(duì)布纜的長(zhǎng)距離區(qū)域內(nèi)的活動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行傳感探測(cè)。但是，由于布纜距離長(zhǎng)，而長(zhǎng)距離區(qū)域環(huán)境復(fù)雜多樣，因此探測(cè)虛警率較高。此外，由于分布式傳感系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)處理目標(biāo)數(shù)據(jù)，處理時(shí)間資源有限，因而不能采用復(fù)雜度高的目標(biāo)檢測(cè)分類方法。

目前，分布式光纖傳感系統(tǒng)中普遍采用的是幅度判決等一些計(jì)算較為簡(jiǎn)單的時(shí)域處理方法，這類方法處理速度較快但虛警率偏高，嚴(yán)重影響了此類傳感系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是避免上述背景技術(shù)中存在的不足之處，提供一種用于分布式光纖傳感系統(tǒng)的目標(biāo)分類識(shí)別方法，其具有算法處理速度快、虛警率低的特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于分布式光纖傳感系統(tǒng)的目標(biāo)分類識(shí)別方法，其包括以下步驟：

步驟1，構(gòu)造二元檢測(cè)分類器，所述二元檢測(cè)分類器至少包括兩級(jí)基于二元檢測(cè)方法的二分類處理，其中，第一級(jí)處理用于將輸入數(shù)據(jù)分為噪聲和目標(biāo)兩類，第二級(jí)處理用于將第一級(jí)處理輸出的目標(biāo)類數(shù)據(jù)分為一級(jí)目標(biāo)和一級(jí)其他目標(biāo)兩類；從第二級(jí)處理往后，后一級(jí)處理用于將前一級(jí)處理輸出的當(dāng)級(jí)其他目標(biāo)再細(xì)分為該后一級(jí)處理所對(duì)應(yīng)的本級(jí)目標(biāo)和本級(jí)其他目標(biāo)兩類；所述二元檢測(cè)分類器的每一級(jí)目標(biāo)均對(duì)應(yīng)有一個(gè)對(duì)象特征組，每一級(jí)二分類處理均用于對(duì)輸入的一組對(duì)象特征進(jìn)行分類，以判斷該組對(duì)象特征所來(lái)源的數(shù)據(jù)是否為該級(jí)目標(biāo)；所述對(duì)象特征組由過(guò)零率特征、峰值能量百分比特征、峰度特征、頻帶能量比特征和基于小波的倒譜分析特征五種特征中的一種或幾種組成；

步驟2，選取樣本數(shù)據(jù)集，對(duì)二元檢測(cè)分類器的每一級(jí)均進(jìn)行訓(xùn)練，分別形成對(duì)應(yīng)于每一級(jí)的當(dāng)級(jí)目標(biāo)和當(dāng)級(jí)其他目標(biāo)的兩組分類系數(shù)，同時(shí)得到每組分類系數(shù)中每個(gè)分類系數(shù)的判別權(quán)重；

步驟3，通過(guò)分布式光纖傳感系統(tǒng)采集傳感數(shù)據(jù)，從所述傳感數(shù)據(jù)中提取對(duì)應(yīng)于某一時(shí)刻、某一地點(diǎn)的一定時(shí)間鄰域及空間鄰域內(nèi)信號(hào)明顯的多個(gè)數(shù)據(jù)片段；

步驟4，使用經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的二元檢測(cè)分類器對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)片段進(jìn)行分類，得到每個(gè)數(shù)據(jù)片段的分類結(jié)果；

步驟5，將所述多個(gè)數(shù)據(jù)片段的分類結(jié)果進(jìn)行綜合，得出對(duì)應(yīng)于所述某一時(shí)刻、某一地點(diǎn)的目標(biāo)識(shí)別結(jié)果。

可選的，所述二元檢測(cè)分類器每一級(jí)處理的分類方式為：

步驟001，根據(jù)某一輸入的對(duì)象特征以及兩組分類系數(shù)中對(duì)應(yīng)于該對(duì)象特征的系數(shù)，利用下式進(jìn)行基于單一對(duì)象特征的分類判決：

式中，H1代表當(dāng)級(jí)目標(biāo)類，H0代表當(dāng)級(jí)其他目標(biāo)類，x為輸入的對(duì)象特征數(shù)據(jù)，μ、σ分別表示兩組分類系數(shù)中對(duì)應(yīng)于該對(duì)象特征的系數(shù)，p表示條件概率；計(jì)算結(jié)果大于1時(shí)判為H1類，否則判定為H0類；

其中，基于小波的倒譜分析特征具有對(duì)應(yīng)于每個(gè)頻段的多個(gè)均值和方差，分類判決時(shí)采用如下變形公式：