Обработка и анализ сигналов. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Статья научная
Рассматриваются алгоритмы, позволяющие сделать оценку наличия двух и более пиков в выборке данных фрагмента масс-спектра. Необходимость разработки подобных алгоритмов возникает в связи с тем, что время выполнения программ оценки параметров наложившихся пиков существенно больше времени оценки параметров одиночных пиков, и есть смысл оперативно в режиме on-line выдать информацию о параметрах одиночных пиков, а затем в режиме off-line произвести разделение пиков и выдать окончательный результат.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются результаты исследования возможностей алгоритма сверток исходного сигнала со второй и четвертой производными функций, описывающих форму спектральных линий. Приводятся погрешности оценок амплитуд, положений и ширин спектральных пиков после проведения процедуры разделения наложившихся пиков для сигналов с разными значениями дисперсии шума, разными значениями амплитуд в наложившихся пиках и разными расстояниями по шкале масс отдельных пиков в мультиплетах. Исследование проведено с помощью вычислительного эксперимента с использованием компьютерных моделей масс-спектрометрических сигналов, искаженных шумами для мультиплетов с различными амплитудами отдельных пиков и различными расстояниями между ними.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается расширенная форма трактовки обобщенной модификации преобразования Фурье (ПФ) с использованием операторной формы и концепции собственных функций. Разработанные виды обобщения ПФ процедурно связаны с вращением время-частотной плоскости (отсюда термин "вращаемое ПФ"- ВПФ) и реализуются в новых разновидностях рядов Фурье и ПФ дискретного времени. Здесь рассмотрены соотношения ВПФ с время-частотными преобразованиями, с сигналами с быстро изменяющейся частотой, возможности ВПФ при мультиплексировании и фильтрации нестационарных сигналов в информационных системах..
Бесплатно
Статья научная
Анализируется задача разделения смеси сигналов (с восстановлением вида ее компонент) при отсутствии информации о пропорциях и типе смешивания. Метод основан на использовании информационного критерия и адаптивного алгоритма для обучающейся нейронной сети. Рассмотрены несколько видов распределения первичных сигналов, поступающих на сенсоры информационно-измерительной сети, и соответствующие им изменения функции преобразования нейронов. Подход к разделению смеси сигналов включает применение модифицированного градиента (м-градиента) в схеме анализа независимых компонент. (Статью I цикла см. "Научное приборостроение", 2009, т. 19, № 2).
Бесплатно
Методы и схемы анализа спектров сигналов на основе обобщенной модификации преобразования Фурье
Статья научная
Модификация преобразования Фурье (ПФ) - вращаемое ПФ имеет собственные (отличные от ПФ) свойства, правила умножения и свертки сигналов, оказывается полезной при обработке нестационарных сигналов в информационно-измерительных системах. Вращаемое ПФ (ВПФ) при некоторых условиях может быть более эффективным, чем ПФ, в задачах мультиплексирования и фильтрации. Для спектрального анализа методом ВПФ проводится разработка схем, ориентированных на обработку различных типов сигналов. Это -ряды ВПФ и ВПФ дискретного времени. Обе схемы являются обобщениями соответствующих традиционных форм спектральной обработки сигналов методами ПФ.
Бесплатно
Обнаружение локальных объектов на цифровых микроскопических изображениях
Статья научная
Рассмотрена задача обнаружения локальных объектов, малых по сравнению с размерами изображений. Показана необходимость двух этапов решения задачи - предварительной обработки изображения и поиска объектов. Предварительную обработку составляет обостряющая фильтрация изображения фильтром Тихонова или Винера, предназначенная для разделения слипшихся объектов и их нормализации. Кроме того, на этом этапе устраняется фоновая составляющая изображения. Описан алгоритм поиска объектов, использующий формирование пороговой поверхности обнаружения. Экспериментально показано, что эффективность обнаружения превышает 90 % при времени обработки одного изображения размером 256 × 256 менее 60 мс.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены возможности алгебраического метода восстановления амплитуд "наложившихся" масс-спектрометрических пиков при известных положениях и полуширинах. В основе рассмотренного метода лежит решение методом наименьших квадратов системы линейных уравнений, в которой количество неизвестных равно количеству пиков в спектре, а количество уравнений равно количеству измеренных отсчетов в спектре. Приводятся результаты исследования метода на математических моделях масс-спектра. Показаны возможности оценки амплитуд масс-спектров примесей с массой, близкой по массе пика основного продукта. Для эффективной работы метода необходимо предварительное проведение операций сглаживания и фильтрации, с помощью которых отношение сигнала к шуму должно быть больше 500.
Бесплатно
Предварительная очистка масс-спектрометрических сигналов от шумов с помощью вейвлет-фильтров
Статья научная
Рассмотрены возможности прямого и обратного вейвлет-преобразований для очистки масс-спектрометрических сигналов от шумов. Использовано многоуровневое преобразование исходного сигнала с целью установления оптимальной полосы низкочастотного фильтра при сохранении разрешения. Критерием оптимальности выбран уровень энтропии, который быстро уменьшается на первых этапах аппроксимации и детализации, а затем его уменьшение сильно замедляется. Приведены примеры фильтрации реального масс-спектрометрического сигнала предлагаемым методом
Бесплатно
Статья научная
Метод спектрального вычитания используется для улучшения качества речевого сигнала (РС), т. к. этот метод способен существенно уменьшить или уничтожить аддитивный шум, присутствующий в сигнале. В отличие от использованного ранее преобразования с равномерной шириной каналов рассматриваются два варианта структуры, в которых деление полного диапазона частот сигнала осуществлено на полосы возрастающей ширины. Такое деление диапазона частот РС лучше соответствует виртуальной системе фильтров слухового аппарата человека, т. е. так называемой персептуальной модели, отражающей особенности восприятия РС и других звуковых сигналов. Рассмотрены две структуры: одна - на основе дискретного вейвлет-преобразования, вторая - неоднородная система согласованного многоканального разделения на основе полифазной структуры.
Бесплатно
Согласованное многоканальное разделение сигнала: фильтрация и мультиплексирование
Статья научная
Согласованное многоканальное разделение (СМР) - это метод, обеспечивающий преобразование сигнала в группу (канально разделенных) сигналов существенно меньшей частоты. Полученные частотные компоненты могут использоваться при фильтрации, при кодировании речевого сигнала, для мультиплексирования и непосредственно в сетях коммуникации, где многоканальная передача снижает вероятность ошибок межсимвольной интерференции. С помощью процедуры, дуальной относительно СМР, производится согласованное объединение частотных компонент в единый сигнал. При применении в системе СМР определенных преобразований между фазами анализа (т. е. собственно СМР) и синтеза (объединения компонент) сигнал на выходе может приобретать новые желательные свойства, в частности при необходимости - изменять свою частотную структуру.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены возможности использования спектральных преобразований в приспособленном базисе для повышения разрешающей способности и фильтрации масс-спектрометрических сигналов. В качестве эталонных сигналов для построения базиса используются различные функции, описывающие масс-спектрометрические пики. В простейшем случае для описания пика масс-спектрометрического сигнала используется гауссова функция. Кроме того, используются функции, описывающие масс-спектрометрические пики с плоской вершиной, и функции, описывающие масс-спектрометрические сигналы, искаженные инерционностью системы регистрации с электрометрическим усилителем с большой постоянной времени. Показывается, что использование прямого и обратного спектральных преобразований в базисе, "приспособленном" к форме пика, дает возможность достоверного восстановления параметров отдельных пиков в смешанном сигнале в том случае, когда отдельные пики описываются одинаковыми функциями, отличающимися только амплитудой и положением на оси независимой переменной. Качество восстановления не зависит от параметра - ширины пика и количества данных в выборке. В результате фильтрации шумов с помощью спектральных преобразований получаются хорошо сглаженные сигналы, в которых имеется возможность с высокой точностью оценить положение пика при отношении сигнал/шум три и выше.
Бесплатно
Статья научная
Излагаются теоретические аспекты представления сигнала в аналитическом виде функциями: огибающей сигнала и его полной фазой, представленными в частотно-временнóм и временнóм пространствах. Приводятся результаты теоретических исследований. Материалы статьи будут интересны специалистам, занимающимся синтезом частотно-временных распределений в приложении к задачам измерения параметров узкополосных нестационарных процессов в шумах высокой интенсивности.
Бесплатно
