[發明專利]一種基于模擬聲場先驗信息的聲強稀疏測量高分辨率成像方法

有效

• 申請號: 202011426247.1
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112697269B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 黃惠;李智超;吳干永;陳淑梅;貢青鴻
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 錢莉;蔡學俊

1.一種基于模擬聲場先驗信息的聲強稀疏測量高分辨率成像方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1：對目標聲源元件進行結構噪聲輻射分析，獲取目標元件的模擬聲場圖像；

步驟S2：對步驟S1中獲取的模擬聲場圖像進行稀疏表達，確定能夠還原完整聲場的稀疏表達矩陣及稀疏度；

步驟S3：根據模擬聲場圖像設計聲強測點分布，并推導出對應觀測矩陣數學式；

步驟S4：基于貪婪算法，分別輸入步驟S2中確定的稀疏表達矩陣及稀疏度值，步驟S3中確定的觀測矩陣，輸出目標元件模擬聲場的稀疏系數，進一步還原出模擬聲場的可視化圖像，用以實現目標元件聲場稀疏測點信息的完整聲場重構，確立壓縮感知的算法框架；所述壓縮感知的算法框架即為步驟S2、步驟S3確立的稀疏表達矩陣、稀疏度、觀測矩陣數學式以及所述完整聲場重構的過程；

步驟S5：基于步驟S4中所建立的壓縮感知算法框架，根據混合高斯分布的測點生成方法，進行隨機測點的位置布置，并對各測點進行聲強離散測量；采用壓縮感知算法程序對稀疏離散測點數據進行后處理重構，最終實現聲強稀疏測量的高分辨率成像；

所述步驟S3的具體內容為：

基于混合高斯分布模型設計聲強測點分布：首先根據模擬聲場圖像中模擬聲場目標區域的聲強分布，提取聲強高值區域中心點的位置坐標作為程序初始值；隨后結合聲強區域的大小，并設置與傳統聲強測量相同的測點數量；最后調用高斯混合模型生成隨機測點，并完成測點繪制；

由聲強稀疏測點位置向觀測矩陣數學式的推導過程如下：

假設模擬聲強的完整分布由21×21即441個數據點構成，將其二維聲強分布數據用矩陣的形式進行表示如下，記為A；

將矩陣A取每一列元素排成一維列向量為x＝[x0,x1,x2,x3,…,x437,x438,x439,x440]^T；混合高斯分布的隨機測點位置為100個，根據這些測點信息在矩陣A中的位置，同樣取每一列逐個進行排列，假設隨機測點向量y＝[x1,x2,x9,…,x433,x440]^T；記觀測矩陣為Φ＝(Φ1,Φ2,Φ3,…,Φ99,Φ100)^T，則y＝Φx,即：x1＝Φ1x,x2＝Φ2x，x9＝Φ3x，…，x433＝Φ99x,x440＝Φ100x，由此推導出觀測矩陣如下：

2.根據權利要求1所述的一種基于模擬聲場先驗信息的聲強稀疏測量高分辨率成像方法，其特征在于：步驟S1中所述獲取目標元件的模擬聲場圖像通過三個步驟，分別為：目標元件內部激振信息的數值模擬、振動激勵在結構體內部至殼體的傳遞和外表面質點振動引起的空氣噪聲輻射。