一種基于邊緣檢測的時(shí)頻譜曲線提取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于邊緣檢測的時(shí)頻譜曲線提取方法，首先計(jì)算信號時(shí)頻分布的k階原點(diǎn)矩，然后通過邊緣檢測的方法獲得含有時(shí)頻譜邊緣信息的矩陣，根據(jù)對該矩陣進(jìn)行判斷和對邊緣信息進(jìn)行合并處理，進(jìn)而獲得時(shí)頻譜曲線，在根據(jù)已有的曲線模型建立參數(shù)空間對曲線的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，完成對時(shí)頻譜曲線的提取。與傳統(tǒng)的檢測方法相比，本發(fā)明充分利用了信號時(shí)頻分布的結(jié)構(gòu)屬性，提高了曲線提取的準(zhǔn)確性，尤其在低信噪比和有多條時(shí)頻譜帶的情況下，傳統(tǒng)提取方法的性能有所下降甚至失效，但本方法仍可以提取出與時(shí)頻譜曲線。對于時(shí)頻譜曲線的提取，本發(fā)明的方法性能更優(yōu)。
【專利說明】一種基于邊緣檢測的時(shí)頻譜曲線提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于邊緣檢測的時(shí)頻譜曲線提取方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 時(shí)頻分析提供了信號時(shí)間域和頻率域的聯(lián)合分布信息，描述了信號在不同時(shí)間和 頻率的能量和密度。時(shí)頻分析在通信、自動化、雷達(dá)、醫(yī)學(xué)、地球物理和故障診斷等幾乎所有 工程【技術(shù)領(lǐng)域】中都得到了廣泛應(yīng)用。對時(shí)頻譜曲線的提取是優(yōu)化時(shí)頻分布，點(diǎn)對點(diǎn)計(jì)算各 個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)頻率，從而進(jìn)一步研究。
[0003] 目前，提取時(shí)頻譜曲線的方法主要采用脊線提取和質(zhì)心曲線提取等方法。這兩種 方法是利用時(shí)頻分布特征，在每個(gè)時(shí)刻對時(shí)頻分布矩陣進(jìn)行最值或質(zhì)心計(jì)算獲得該時(shí)刻的 即時(shí)頻率信息。在有噪聲或有多條時(shí)頻譜帶的條件下進(jìn)行提取時(shí)，時(shí)頻分布在每一時(shí)刻的 最值或加權(quán)平均值會與真值產(chǎn)生較大偏離，使得提取出的曲線不能準(zhǔn)確反映即時(shí)頻率信 息。而邊緣檢測是標(biāo)識數(shù)字圖像中亮度變化明顯的點(diǎn)，剔除不相關(guān)的信息，提取包含圖像重 要的結(jié)構(gòu)屬性的邊界信息。這樣，有利于標(biāo)識出時(shí)頻分布中的奇異點(diǎn)和突變點(diǎn)，濾除部分噪 聲對原信號時(shí)頻分布的影響，也可以同時(shí)對多條時(shí)頻譜曲線進(jìn)行檢測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于邊緣檢測的時(shí)頻譜曲線提取方法，解決了已有的 時(shí)頻譜曲線提取方法在噪聲顯著情況下的不足以及只能提取單條曲線的問題。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行：
[0006] 步驟1 :計(jì)算信號的時(shí)頻分布XXY維矩陣Ws(n，fm)中各元素的k次方（即增大矩 陣各元素之間的差值，有利于邊緣檢測剔除噪聲影響），得到一個(gè)新的XX Y維矩陣W(x，y) =Ws(n，fm)k，其中η表示時(shí)間點(diǎn)序列，f m表示頻率點(diǎn)序列，x，y分別表示新矩陣WXXY的行和 列；
[0007] 步驟2,對步驟1中的矩陣W(x，y)使用Roberts算子進(jìn)行邊緣檢測：
[0008]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于邊緣檢測的時(shí)頻譜曲線提取方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行： 步驟1 :計(jì)算信號的時(shí)頻分布XXY維矩陣Ws(n，fm)中各元素的k次方（即增大矩陣 各元素之間的差值，有利于邊緣檢測剔除噪聲影響），得到一個(gè)新的XXY維矩陣W(x，y)=Ws (n，fm)k，其中n表示時(shí)間點(diǎn)序列，fm表示頻率點(diǎn)序列，x，y分別表示新矩陣Wxxy的行和列； 步驟2 :對步驟1中的矩陣W(x，y)使用Roberts算子進(jìn)行邊緣檢測：
得到時(shí)頻譜分布Ws (n，fm)的梯度幅值GXXY，選取梯度幅值Gxxy的平均值
做為閾值，與Gxxy進(jìn)行比較，將Gxxy化為二值邊緣矩陣：
得到只含有0和1的二值邊緣矩陣Hxxy ; 步驟3 :對步驟2中的邊緣矩陣Hxxy處理，計(jì)算邊緣矩陣Hxxy中每列的邊緣點(diǎn)個(gè)數(shù)
(X為矩陣Hxxy的行數(shù),每列為1的點(diǎn)為邊緣點(diǎn)，為0的不是邊緣點(diǎn)）， 逐個(gè)選出r(y)為奇數(shù)的列，再記錄這些列中第一個(gè)邊緣點(diǎn)的位置，將二值邊緣矩陣Hxxy這 些位置元素置〇,即刪去矩陣中這個(gè)邊緣點(diǎn)，將每列都檢索完畢之后，可以保證矩陣Hxxy中 每列含有的邊緣點(diǎn)均為偶數(shù)，再按照列優(yōu)先順序，即矩陣中各元素按照其在矩陣Hxxy中行 數(shù)和列數(shù)按照如下公式排序（（列數(shù)-I)XX+行數(shù)），（這里X為矩陣行的維度），將矩陣 Hxxy中每個(gè)邊緣點(diǎn)排序后的位置記錄在向量dN中，其中N為邊緣點(diǎn)的總個(gè)數(shù)，最后將邊緣 矩陣Hxxy邊緣點(diǎn)兩兩合并，得到矩陣Zxxy ; 步驟4,根據(jù)已有的曲線模型y=f(X，T, 0，A,…），如正弦曲線模型.
， 其中T為曲線周期，0為曲線的相位，A為曲線幅度，建立IXJ維參數(shù)空間（T，0)，I，J分別為參數(shù)空間中周期時(shí)間點(diǎn)數(shù)和相位角度點(diǎn)數(shù)，將參數(shù)空間中每個(gè)點(diǎn)帶入曲線模型中 對Zxxy中的所有曲線點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，即對每個(gè)參數(shù)空間點(diǎn)（Ti,ep帶入曲線模型中，得到
，再將Zxxy中所有邊緣點(diǎn)位置的行和列帶入?yún)?shù)點(diǎn)的模型中，若邊緣點(diǎn)行 和列（x，y)滿足帶入?yún)?shù)的模型，則累加器2g(T，0)累加在參數(shù)空間（T，0)的每個(gè)點(diǎn) 上加1，如此取遍所有參數(shù)空間的點(diǎn)，每次均對Zxxy中邊緣點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,最后得出各參數(shù)點(diǎn) 的累加結(jié)果，找出參數(shù)累加器 8中局部最大值點(diǎn)，得到曲線的條數(shù)以及各條時(shí)頻譜曲線的參 數(shù)。
2. 按照權(quán)利要求1所述一種基于邊緣檢測的時(shí)頻譜曲線提取方法，其特征在于： 所述步驟3中排序過程為將XXY維0矩陣Zxxy中按照之前列優(yōu)先排序，將位置為
的元素置1，即標(biāo)記為邊緣點(diǎn)，
其中，N為矩陣Hxxy中邊緣點(diǎn)的總數(shù)，矩陣Zxxy其它位置元素為0,得到時(shí)頻譜的曲線 矩陣ZXXY。
【文檔編號】G06T7/00GK104268883SQ201410521214
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月7日
【發(fā)明者】田坤, 李晉, 白啟帆, 范騰, 皮亦鳴, 曹宗杰, 閔銳, 范錄宏 申請人:電子科技大學(xué)