[发明专利]一种基于激光回波的振动信号超分辨算法

权利要求书

1.一种基于激光回波的振动信号超分辨算法，其特征是包括以下步骤：

1）利用激光测振仪对待测物体（车辆）进行二维网格化逐点扫描，将得到的激光回波模拟振动信号进行采样、量化等数字化预处理工作，得到数字化振动信号，并将所有网格处的振动信号看作二维图像的灰度值，构建待测物体（车辆）的振动信号图谱；

2）利用激光测振仪对大量训练库中的物体（车辆）进行扫描检测，对得到的振动信号点阵做同样的预处理及图像灰度值量化处理，得到包含大量训练物体（车辆）振动信号图谱的训练样本库；

3）设计合适的一维与二维滤波器算子，对训练样本库中的物体（车辆）振动信号图谱进行模板滤波，提取出需要的物体（车辆）特征，利用K-SVD算法将特征矩阵整合为物体（车辆）特征数据库，作为超分辨处理的先验知识；

4）结合物体（车辆）特征数据库（先验知识），利用正交匹配跟踪算法将待测物体（车辆）的振动信号图谱进行超分辨，已达到扩充振动信号点阵，使振动信号图谱清晰化的目的。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光回波的振动信号超分辨率重建方法，其特征是所述步骤1）对预处理后的数字振动信号进行图像灰度值量化处理：

其中代表原振动信息的最小振幅点，代表原振动信息的最大振幅点；均代表原数字振动信号点，代表量化后的数字振动信号点，这里的点集所形成的的图像我们称为待测物体（车辆）的振动信号图谱。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光回波的振动信号超分辨率重建方法，其特征是所述步骤2），利用激光测振仪对训练库中的物体（车辆）进行振动信息扫描，并做相应的预处理及灰度值量化处理，得到包含大量物体（车辆）振动信号图谱的训练样本库。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光回波的振动信号超分辨率重建方法，其特征是所述步骤3），设计滤波器对训练点阵图进行卷积滤波，特征提取，本发明所用的滤波器如下：

其中与为梯度滤波器，和为拉普拉斯滤波器，~为本发明独立设计的滤波器，相比原有的梯度及拉普拉斯滤波器，特征提取的公式是：

其中与分别是高分辨率物体（车辆）振动信号图谱和经过降采样后的低分辨率物体（车辆）振动信号图谱，而后根据K-SVD算法得到物体（车辆）低、高分辨率特征数据库（也称字典）和，也就是超分辨所需要的先验知识。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光回波的振动信号超分辨率重建方法，其特征是所述步骤4）利用在步骤4）中训练出的低、高分辨率字典与，找出步骤1中的待测物体（车辆）的振动信号图谱缺乏的高频部分并加入原始图谱：

即为我们的所求结果。