1.一種將分布式光纖振動信號圖像化的特征增強和信號處理方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:
S1、前端光纖振動信號收集,通過光發(fā)射模塊發(fā)射脈沖信號進入傳感光纖,以瑞利后向散射信號作為載波信號,再利用光時域反射技術和干涉技術接受到的信號;
S2、數(shù)據(jù)采集,以FPGA作為主控制器,USB作為傳輸接口,硬件分為信號調(diào)理部分、信號采集部份、FPGA部分、USB信號傳輸部分以及電源模塊、數(shù)字IO模塊和預留擴展口;
S3、數(shù)據(jù)傳輸,F(xiàn)PGA作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主控制器,得到上位機的指令,F(xiàn)GPA根據(jù)指令使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處于正確的工作狀態(tài),并將信息和數(shù)據(jù)反饋給上位機;
S4、數(shù)據(jù)堆疊和插值,將一維數(shù)據(jù)按需要堆積成二行或多行,根據(jù)采集時間進行插值,產(chǎn)生二維信號;
S5、二維數(shù)據(jù)圖像加強,通過形態(tài)學處理方法進行圖像加強,包括圖像膨脹,孔洞填充,區(qū)域分割;
S6、識別區(qū)域進行特征表示和描述,通過提取圖像骨骼,提取圖像的傅里葉描述子,并通過傅里葉描述子進行振動信號的識別。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種將分布式光纖振動信號圖像化的特征增強和信號處理方法,其特征在于:步驟S1中脈沖信號具有頻帶寬和頻率高的特點,頻率范圍在20Hz-10MHz,需要高速數(shù)據(jù)采集卡進行采集。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種將分布式光纖振動信號圖像化的特征增強和信號處理方法,其特征在于:步驟S2中信號調(diào)理、信號采集和信號緩存都有兩路獨立的通道,F(xiàn)PGA是現(xiàn)場可編程門陣列,它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產(chǎn)物,它是作為專用集成電路領域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種將分布式光纖振動信號圖像化的特征增強和信號處理方法,其特征在于:步驟S2中信號采集的參數(shù)有采樣頻率、采樣長度、觸發(fā)方式和觸發(fā)電平,參數(shù)通過地址線譯碼,數(shù)據(jù)線復用的方式傳至FGPA,采用鎖存功能模塊保存參數(shù)。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種將分布式光纖振動信號圖像化的特征增強和信號處理方法,其特征在于:步驟S3中上位機傳達給FGPA的命令以及FGPA傳送給上位機的數(shù)據(jù)都是通過USB來完成的,上位機是整個采集系統(tǒng)的指令源頭和歸宿,它控制了采集系統(tǒng)的工作參數(shù)和工作狀態(tài)并最后接收采集數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種將分布式光纖振動信號圖像化的特征增強和信號處理方法,其特征在于:步驟S5中圖像膨脹是以得到B的相對與它自身原點的映像并且由Z對映像進行移位為基礎的,A被B膨脹是所有位移Z的集合,這樣,和A至少有一個元素是重疊的,孔洞填充是采用Matlab軟件中的imfill用于二值圖像孔洞填充,來用于填充圖像區(qū)域和空洞,區(qū)域分割是指將待分析的數(shù)據(jù)進行區(qū)域劃分,將其中感興趣的數(shù)據(jù)片段提取出來做進一步處理,而將其它的數(shù)據(jù)拋棄,區(qū)域分割的主要目的,是減少后續(xù)處理的數(shù)據(jù)量。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種將分布式光纖振動信號圖像化的特征增強和信號處理方法,其特征在于:步驟S6中提取圖像骨骼是是采用讀取圖像文件,再用graythreash函數(shù)計算閾值計算,利用im2bw函數(shù)將原圖像變?yōu)槎祱D像,調(diào)用bwmorph函數(shù)去除物體的邊界像素,其余像素組成的圖像骨架并顯示出來,完成圖像骨骼的提取,提取圖像的傅里葉描述子是利用基于曲線多邊形近似的連續(xù)傅里葉變換方法計算出傅里葉描述子,并通過形狀的主方向消除邊界起始點相位影響。