[发明专利]一种基于二维矩阵特征识别的分布式光纤振动信号识别算法

说明书

技术领域

本发明属于振动信号识别算法技术领域，更具体地说，尤其涉及一种基于二维矩阵特征识别的分布式光纤振动信号识别算法。

背景技术

分布式光纤传感系统是一种利用光纤作为传感敏感元件和传输信号介质的传感系统。分布式光纤传感系统原理是同时利用光纤作为传感敏感元件和传输信号介质，采用先进的OTDR技术，探测出沿着光纤不同位置的温度和应变的变化，实现真正分布式的测量。分布式光纤传感应用广泛，对于分布式光纤振动信号识别算法，现有的算法识别效率低，难以保证数据的准确性，可靠性不高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于二维矩阵特征识别的分布式光纤振动信号识别算法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于二维矩阵特征识别的分布式光纤振动信号识别算法，包括如下步骤：

S1、信号采集，通过分布式光纤采集振动的光信号；

S2、将步骤S1中采集到的光信号转化为原始电信号，利用光调制器实现从电信号到光信号的转换的器件，并进行收集；

S3、将步骤S2中得到的原始电信号进行滤波，并进行收集；

S4、将步骤S3中得到波形进行二维数据生成，数据采集系统处于正确的工作状态，并将信息和数据反馈给上位机，生成二维数据；

S5、将步骤S4中生成的二维数据通过形态学处理方法进行图像膨胀；

S6、将步骤S5中生成的二维数据通过形态学处理方法进行孔洞填充，利用MATLAB软件系统来实现图像的局部区域填充；

S7、将步骤S6中生成的二维数据通过形态学处理方法进行区域分割；

S8、对识别出的区域进行特征表示和描述，提取图像骨骼，提取图像的傅里叶描述子，并通过傅里叶描述子进行振动信号的识别。

优选的，步骤S1中，以FPGA作为主控制器，USB作为传输接口，硬件分为信号调理部分、信号采集部份、FPGA部分、USB信号传输部分以及电源模块、数字IO模块和预留扩展口。

优选的，步骤S2中电光调制器是利用电光晶体的折射率随外加电场而变即电光效应实现光调制。

优选的，步骤S3中采用切比雪夫滤波器，通带起伏越小，截止频率点衰减的分贝值也越小，切贝雪夫滤波器的通带有波纹，过渡带轻陡直，滤波效果更加好，减少干扰数据对信号识别的影响。

优选的，步骤S5中将生成的二维数据通过形态学处理方法进行图像膨胀，将与物体接触的所有背景点合并到物体中，使目标增大，可添补目标中的空洞。

优选的，步骤S7中生成的二维数据通过形态学处理方法进行区域分割，首先对每个需要分割的区域找出一个种子象素作为生长的起点,然后将种子象素周围邻域中与种子有相同或相似性质的象素，根据事先确定的生长或相似准则来确定，合并到种子象素所在的区域中，而新的象素继续做种子向四周生长，直到再没有满足条件的象素可以包括进来。

优选的，在步骤S8中，提取图像骨骼是是采用读取图像文件，再用graythreash函数计算阈值计算，利用im2bw函数将原图像变为二值图像，调用bwmorph函数去除物体的边界像素，其余像素组成的图像骨架并显示出来，完成图像骨骼的提取，提取图像的傅里叶描述子是利用基于曲线多边形近似的连续傅里叶变换方法计算出傅里叶描述子，并通过形状的主方向消除边界起始点相位影响。

本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种基于二维矩阵特征识别的分布式光纤振动信号识别算法，将二维数据通过形态学处理方法进行图像加强，包括图像膨胀，孔洞填充，区域分割，将信号的特征进行加强，对识别出的区域进行特征表示和描述，包括提取图像骨骼，提取图像的傅里叶描述子，并通过傅里叶描述子进行振动信号的识别，使分布式光纤振动信号识别效率更高，数据更加准确，可靠性高，本发明设计合理，步骤简练，有利于推广和普及。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于二维矩阵特征识别的分布式光纤振动信号识别算法，包括如下步骤：

S1、信号采集，通过分布式光纤采集振动的光信号；