留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于EMD的红外遥测光谱信号预处理新方法

郭腾霄,  丁学全,  董晓强,  穆宁,  黄启斌,  李翠萍,  温红宇

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2013 >  42(12): 3196-3200
郭腾霄, 丁学全, 董晓强, 穆宁, 黄启斌, 李翠萍, 温红宇. 基于EMD的红外遥测光谱信号预处理新方法[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3196-3200.
引用本文: 郭腾霄, 丁学全, 董晓强, 穆宁, 黄启斌, 李翠萍, 温红宇. 基于EMD的红外遥测光谱信号预处理新方法[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3196-3200.
shu
Guo Tengxiao, Ding Xuequan, Dong Xiaoqiang, Mu Ning, Huang Qibin, Li Cuiping, Wen Hongyu. New method of preprocessing IR remote sensing spectrum signals based on EMD[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(12): 3196-3200.
Citation: Guo Tengxiao, Ding Xuequan, Dong Xiaoqiang, Mu Ning, Huang Qibin, Li Cuiping, Wen Hongyu. New method of preprocessing IR remote sensing spectrum signals based on EMD[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(12): 3196-3200.
shu

基于EMD的红外遥测光谱信号预处理新方法

  • 1.

    防化研究院,北京 102205

基金项目: 

国家重点基础研究发展计划973计划（2011CB706902）

详细信息
    作者简介:

    郭腾霄（1985-），男，工程师，硕士，主要从事红外遥测与模式识别方面的研究。Email：gtx23@qq.com

  • 中图分类号: TP722.5

New method of preprocessing IR remote sensing spectrum signals based on EMD

  • 1.

    Research Institute of Chemical Defense,Beijing 102205,China

  • 摘要: 利用红外遥测光谱仪远距离快速、准确地探测污染气体并给出定性鉴别结果，必须对遥测光谱进行预处理，消除高频噪声和低频基线的干扰，提取出污染气体的特征光谱信号。针对现有方法的不足，提出采用具有自适应特性的EMD方法，对光谱信号进行无参数分解，提取出高频噪声与低频基线，实现了红外遥测光谱的预处理。经过该方法处理，光谱信号全局评估系数RMS1平均值达到0.141，局部评估系数RMS2平均值达到0.182，综合评估系数RMS*平均值达到0.026，明显优于小波方法。实验结果表明，EMD方法用于红外遥测光谱信号去噪与基线校正，算法简单，运行可靠，可使问题得到有效解决。
    Abstract: To detect and identify pollutant gases in the distance speedily and accurately with IR remote sensing spectrometer,it is necessary to remove high-frequency noise and low-frequency baseline,of which the purpose is to extract feature information. For the deficiencies of the existing methods, EMD was proposed to preprocess IR remote sensing spectrum. EMD is a preprocessing algorithm which works self-adaptively and without parameters. After High-frequency noise and low-frequency baseline was removed, the global assessment factor RMS1, the partial assessment factor RMS2, and the comprehensive assessment factor RMS* reached 0.141, 0.182 and 0.026 respectively. The perfomace of EMD is better than wavelet decomposition method obviously.The result shows that EMD is convenient and reliable for denoising and baseline correction of IR remote sensing spectrum.
  • [1] Zhang Jilong, Nie Hongbin, Wang Zhibin, et al. The state and developing trend of infrared spectra remote detection technology for chemical agents[J]. Journal of North University of China (Natural Science Edition), 2008, 29(3): 265-271. (in Chinese) 张记龙, 聂宏斌, 王志斌, 等. 化学战剂红外光谱遥测技术现状及发展趋势[J]. 中北大学学报(自然科学版), 2008, 29(3): 265-271.
    [2] Guo Chenghai, Yang Liu. Detection Technologies for Chemical Warfare Agents and Toxic Vapors[M]. Beijing:National Denfense Industry Press, 2010: 154-155. (in Chinese) 郭成海, 杨柳. 化学战剂和有毒有害气体检测技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 2010: 154-155.
    [3] Huang Qibin. Modern CWA Detection Technology[M]. Beijing: National Denfense Industry Press, 2007: 217-218. (in Chinese) 黄启斌. 现代化学侦察技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 2007: 217-218.
    [4] Zhang Guosheng, Dai Jie, Fu Jiaqing. Advances in digitized signal processing algorithms for remote infrared chemical sensing[J]. Infrared and Laser Engineering, 2002, 31(2): 125-128. (in Chinese) 张国胜, 戴杰, 傅家卿. 红外化学遥感数字信号处理算法的研究进展[J]. 红外与激光工程, 2002, 31(2): 125-128.
    [5] Lan Tiange, Fang Yonghua. New method of preprocessing infrared spectral signals[J]. Infrared and Laser Engineering, 2007, 36(2): 257-260. (in Chinese) 兰天鸽, 方勇华. 红外光谱信号预处理的新方法[J]. 红外与激光工程, 2007, 36(2): 257-260.
    [6] Fang Yonghua, Kong Chao, Lan Tiange, et al. Denoising and baseline correction of spectrum by wavelet transform[J]. Optics and Precision Engineering, 2006, 14(6): 1088-1092. (in Chinese) 方勇华, 孔超, 兰天鸽, 等. 应用小波变换实现光谱的噪声去除和基线校正[J]. 光学 精密工程, 2006, 14(6): 1088-1092.
    [7] Huang N E. The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis[J]. Proc of the Royal Society of London, 1998, A(454): 903-995.
    [8] Liu Huiting, Zhang Min, Cheng Jiaxing. Dealing with the end issue of EMD based on polynomial fitting algorithm[J]. Computer Engineering and Applications, 2004, 40(16): 84-86. (in Chinese) 刘慧婷, 张旻, 程家兴.基于多项式拟合算法的EMD端点问题的处理[J].计算机工程与应用, 2004, 40(16): 84-86.
    [9] Liu Huiting, Ni Zhiwei, Li Jianyang. Empirical mode decomposition method and its implementation[J]. Computer Engineering and Applications, 2006, 32(6): 44-47. (in Chinese) 刘慧婷, 倪志伟, 李建洋. 经验模态分解方法及其实现[J]. 计算机工程与应用, 2006, 32(6): 44-47.
    [10] Li Xiukun, Li Tingting, Ma Tao. The research on strong interference separation of week signal[J]. Journal of Vibration and Shock, 2011, 30(3): 225-227. (in Chinese) 李秀坤, 李婷婷, 马涛. 微弱信号强干扰分离方法研究[J]. 振动与冲击, 2011, 30(3): 225-227.
    [11] Tan Kun, Du Peijun. Hyperspectral remote sensing image classification based on support vector machine[J]. Journal of Infrared and Milimerer Waves, 2008, 27(2): 123-128. (in Chinese) 谭琨, 杜培军. 基于支持向量机的高光谱遥感图像分类[J]. 红外与毫米波学报, 2008, 27(2): 123-128.
  • [1] 胡以华, 赵禄达.  激光成像处理技术研究现状及展望（特邀） . 红外与激光工程, 2023, 52(6): 20230169-1-20230169-21. doi: 10.3788/IRLA20230169
    [2] 赵海博, 刘彦丽, 杨雯铄, 苏云, 高大化, 孙权森, 赵慧洁.  双通道衍射计算成像光谱仪系统 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20220077-1-20220077-8. doi: 10.3788/IRLA20220077
    [3] 陆锋, 张俊生, 赵永强.  基于EMD-CF的级联光栅微振动传感器光谱优化算法 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210645-1-20210645-7. doi: 10.3788/IRLA20210645
    [4] 潘宁, 梁勖, 林颖, 潘冰冰, 方晓东.  准分子激光系统中模拟信号的传输方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 905003-0905003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0905003
    [5] 韩庆阳, 陈赟, 张红胜, 高胜英, 张晰.  航天级反射式光电编码器信号处理系统设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 135-141. doi: 10.3788/IRLA201948.S117010
    [6] 蔡克荣, 仇理宽, 高瑞林.  脉冲激光引信的信号特征提取方法及应用(特邀) . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 303004-0303004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0303004
    [7] 李博, 徐晓婷, 郑雪晴.  脂肪测量的近红外光谱研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 50-54. doi: 10.3788/IRLA201847.S104003
    [8] 郭兴旺, 管和清, 刘颖韬, 唐佳.  半透明材料红外热像检测的光谱特性和光源选择 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 104001-0104001(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0104001
    [9] 罗达, 张惠平, 周晓明.  低照度LED光下人眼瞳孔的非视觉生物效应 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1233001-1233001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1233001
    [10] 张瑞, 王志斌, 温廷敦, 王耀利, 李克武.  新型等效斜楔设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2716-2720.
    [11] 张欣, 徐朝鹏, 卢海涛, 佟建强, 高洁, 王晓军.  铈铁掺杂铌酸锂晶体光折变性能的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3718-3722.
    [12] 张瑞, 王志斌, 王耀利, 李克武.  可实现零光程差的红外静态斜楔干涉具研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2093-2096.
    [13] 顾有林, 叶应流, 曹光华, 胡以华, 朱峰.  EMD和小波变换在低可探测目标检测中的应用 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3494-3499.
    [14] 赵培娥, 罗雄, 曹文勇, 赵彬, 冯立天, 李晓锋, 谭锦, 周鼎富.  应用Zoom FFT方法提高相干测风激光雷达频谱分辨率 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 98-102.
    [15] 许元男, 李军伟, 吴开峰, 毛宏霞, 董雁冰.  采用综合信噪比的中波光谱探测波段选择 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2126-2131.
    [16] 林建粦, 平西建, 马德宝.  采用DBT的漂移扫描星图小目标检测方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3440-3446.
    [17] 张来线, 孙华燕, 樊桂花, 赵延仲, 郑勇辉.  基于LabVIEW的高性能激光主动探测控制与处理系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3239-3244.
    [18] 曹文勇, 马明, 赵彬, 何幸锴, 侯天晋, 周鼎富, 邓华荣.  滤波器组在相干激光测风雷达信号处理中的应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1179-1183.
    [19] 万俊, 张晓晖, 饶炯辉, 梁瑞涛.  基于独立成分分析的舰船气泡尾流后向散射光信号处理 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 244-250.
    [20] 李雅男, 孙晓兵, 毛永娜, 乔延利, 洪津.  空间目标光谱偏振特性 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 205-210.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  399
  • HTML全文浏览量:  61
  • PDF下载量:  146
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-20
  • 修回日期:  2013-05-07
  • 刊出日期:  2013-12-25

基于EMD的红外遥测光谱信号预处理新方法

  • 1. 防化研究院,北京 102205
    • 作者简介:

    郭腾霄（1985-），男，工程师，硕士，主要从事红外遥测与模式识别方面的研究。Email：gtx23@qq.com

  • 收稿日期: 2013-04-20
  • 修回日期: 2013-05-07
  • 刊出日期: 2013-12-25
基金项目:

国家重点基础研究发展计划973计划（2011CB706902）

  • 中图分类号: TP722.5

摘要: 利用红外遥测光谱仪远距离快速、准确地探测污染气体并给出定性鉴别结果，必须对遥测光谱进行预处理，消除高频噪声和低频基线的干扰，提取出污染气体的特征光谱信号。针对现有方法的不足，提出采用具有自适应特性的EMD方法，对光谱信号进行无参数分解，提取出高频噪声与低频基线，实现了红外遥测光谱的预处理。经过该方法处理，光谱信号全局评估系数RMS1平均值达到0.141，局部评估系数RMS2平均值达到0.182，综合评估系数RMS*平均值达到0.026，明显优于小波方法。实验结果表明，EMD方法用于红外遥测光谱信号去噪与基线校正，算法简单，运行可靠，可使问题得到有效解决。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (11)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计