基于相位的視頻振動分析技術(shù)研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測在保障基礎(chǔ)設(shè)施正常運行、避免財產(chǎn)損失和安全事故等方面具有重大意義。視頻信號處理是非接觸式測量的一種重要方法，通過圖像信號可以大范圍的獲取振動信號，并且可以避免負(fù)載效應(yīng)?；谙辔坏囊曨l振動分析技術(shù)是一種新的振動測量技術(shù)，可以將人眼不易察覺的振動放大，并將其可視化，在模態(tài)分析及振動測量上有顯著的效果。本文深入研究了基于相位的視頻振動分析技術(shù)。
　　首先，本文介紹了結(jié)構(gòu)損壞的危害，分析了多種非接觸式測量方式，以及說明了在各域

2、上處理采集到的信號的方法。隨后，介紹了傳統(tǒng)歐拉線性放大技術(shù)，基于相位的視頻振動分析技術(shù)以及視覺麥克風(fēng)技術(shù)。
　　其次，針對在非平穩(wěn)和強(qiáng)噪聲情況下，傳統(tǒng)視頻振動處理技術(shù)難以提取視頻信號中的目標(biāo)信號的缺點，提出了一種基于主成分分析及參數(shù)化時頻分析的濾波方法。首先利用復(fù)數(shù)金字塔處理將圖像分為幅值信號和相位信號，隨后通過主成分分析對相位信號進(jìn)行降維處理，對降維信號做時頻分析，提取其中的非平穩(wěn)信號。不僅重構(gòu)的信號在時頻域上具有良好的特性，且

3、算法運算量也大大降低。實驗結(jié)果表明，在非平穩(wěn)強(qiáng)噪條件下，相比于傳統(tǒng)方法在信號提取方面具有明顯優(yōu)勢。
　　最后，本文對基于相位的視頻處理技術(shù)中模態(tài)分離問題進(jìn)行了研究。在復(fù)數(shù)金字塔的基礎(chǔ)上提出基于變分模態(tài)分解和獨立成分分析的無監(jiān)督模態(tài)分離算法。在之前的算法上，利用變分模態(tài)分解方法對降維后的信號進(jìn)行分離，將信號的主要頻率成分提取并減少了噪聲的干擾，之后將各分量信號通過獨立成分分析，提取并選擇出各階模態(tài)信號。利用懸臂梁實驗視頻對算法進(jìn)行驗