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专利号: 2020100254889
申请人: 长江大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于混沌智能图像识别的弱信号检测方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、构建Duffing振子信号检测系统,获取不同状态的Duffing振子相位图;其中,所述Duffing振子信号检测系统为:3

其中k为阻尼系数,ω为信号频率,‑ωx+ωx为非线性恢复力,f为系统内策动力,fcos(ωt)为驱动力幅值,s(t)+n(t)为输入信号;

S2、调节Duffing振子信号检测系统的系数,使系统处于混沌状态到大尺度周期状态的临界状态,输入待测信号后,得到待测信号相空间状态图;

S3、对所述不同状态的Duffing振子相位图做预处理,去除坐标边框,将所述不同状态的Duffing振子相位图按照类别不同分别标注,得到预处理好的图像样本;

S4、提取所述图像样本的HOG特征和GLCM特征,将提取的HOG和GLCM特征组成图像样本的特征向量;

S5、组合多个SVM分类器用于多分类,通过所述图像样本的特征向量训练各SVM分类器,得到训练好的SVM模型;

S6、采用与步骤S4相同的方式提取待测信号相空间状态图的HOG和GLCM特征并组成待测信号相空间状态图的特征向量;

S7、将待测信号相空间状态图的特征向量输入训练好的SVM模型,得到弱信号检测结果。

2.根据权利要求1所述基于混沌智能图像识别的弱信号检测方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述预处理好的图像样本分别标注为“同宿”、“分叉”、“混沌”、“大周期”四类。

3.根据权利要求1所述基于混沌智能图像识别的弱信号检测方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括:S41、将图像划分成多个细胞单元,为每个细胞单元构建梯度方向直方图,把细胞单元组合成大的块,块内归一化梯度直方图并收集HOG特征;

S42、对图像上的每一像元求出预设邻域内的灰度共生矩阵,由所述灰度共生矩阵求出对应纹理图像的统计量,所述统计量包括能量ASM、熵ENT、对比度CON、相关度IDE,将所述统计量组成图像GLCM特征;

S43、将提取到的HOG和GLCM特征组成图像样本的特征向量。

4.根据权利要求3所述基于混沌智能图像识别的弱信号检测方法,其特征在于,所述步骤S42具体为:从图像中灰度为i的像素位置为(x,y)出发,统计与其距离为d灰度为J的像素(x+Dx,y+Dy)同时出现的次数p(i,j,d,θ),数学表达式为:p(i,j,d,θ)=[(x,y),(x+Dx,y+Dy)|f(x,y)=i,f(x+Dx,y+Dy)=j]其中:x,y=0,1,2,…,N‑1是图像中的像素坐标;i,j=0,1,2,…,L‑1是灰度级;Dx,Dy是位置偏移量;d为生成灰度共生矩阵的步长;θ生成方向,取0°,45°,90°,135°四个方向,从而生成不同方向的灰度共生矩阵;对灰度共生矩阵进行归一化处理,计算对应纹理图像的统计量,所述统计量包括能量ASM、熵ENT、对比度CON、相关度IDE:将上述统计量组成图像的GLCM特征。

5.一种基于混沌智能图像识别的弱信号检测装置,其特征在于,所述装置包括:振子系统构建模块:用于构建Duffing振子信号检测系统,获取不同状态的Duffing振子相位图;所述Duffing振子信号检测系统为:3

其中k为阻尼系数,ω为信号频率,‑ωx+ωx为非线性恢复力,f为系统内策动力,fcos(ωt)为驱动力幅值,s(t)+n(t)为输入信号;

振子系统调节模块:用于调节所述Duffing振子信号检测系统的系数,使系统处于混沌状态到大尺度周期状态的临界状态,输入待测信号后,得到待测信号相空间状态图;

样本图像预处理模块:用于对所述不同状态的Duffing振子相位图做预处理,去除坐标边框,将所述不同状态的Duffing振子相位图按照类别不同分别标注,得到预处理好的图像样本;

图像特征提取模块:用于提取所述图像样本的HOG特征和GLCM特征,将提取的HOG和GLCM特征组成图像样本的特征向量;

SVM模型训练模块:用于组合多个SVM分类器用于多分类,通过所述图像样本的特征向量训练各SVM分类器,得到训练好的SVM模型;

弱信号检测模块:用于提取待测信号相空间状态图的HOG和GLCM特征组成待测信号相空间状态图的特征向量;将所述待测信号相空间状态图的特征向量输入训练好的SVM模型,得到弱信号检测结果。

6.根据权利要求5所述基于混沌智能图像识别的弱信号检测装置,其特征在于,所述样本图像预处理模块中,所述预处理好的图像样本分别标注为“同宿”、“分叉”、“混沌”、“大周期”四类。

7.根据权利要求5所述基于混沌智能图像识别的弱信号检测装置,其特征在于,所述图像特征提取模块具体包括:HOG特征提取单元:将图像划分成多个细胞单元,为每个细胞单元构建梯度方向直方图,把细胞单元组合成大的块,块内归一化梯度直方图并收集HOG特征;

GLCM特征提取单元:对图像上的每一像元求出预设邻域内的灰度共生矩阵,由所述灰度共生矩阵求出对应纹理图像的统计量,所述统计量包括能量ASM、熵ENT、对比度CON、相关度IDE,将所述统计量组成图像GLCM特征;

特征组合单元:将提取到的HOG和GLCM特征组成图像样本的特征向量。