Фильтрация шума, алгоритм ? Опции

[whale_nik]

Господа - товарищи ) есть данные с локатора, хочется подобрать оптимальный вариант осреднения шума,
шум я так понимаю белый, те зависимости от чего то не замечено.
Сейчас используется тупо в лоб -берется точка и в зависимости от заданного числа вокруг нее
складываются все другие точки и делятся на их кол-во.
В принципе осредняет, но детали теряются.
Может есть другие более хитрые варианты ?
Пример изображения в bmp (7 метров)
https://yadi.sk/d/CQqSNej53LuNEQ

[ViKo]

Локатор по одному и тому же не раз проходит? Усредняйте по проходам. Ничего в деталях не потеряете.

[whale_nik]

Локатор по одному и тому же не раз проходит? Усредняйте по проходам. Ничего в деталях не потеряете.

Нет, один раз, это гбо - локатор бокового обзора.

[ViKo]

Тогда - по книжкам цифровой обработки сигналов. Их - десятки.
Но если хотите убрать высокочастотный шум, в деталях потеряете. Это как в фоторедакторах резкость улучшать. Из размытого снимка звенящую резкость не сделать.

[andyp]

Может есть другие более хитрые варианты ?

Если яркость точек на картинке зависит от уровня приятого сигнала то можно картинку через S-образную нелинейность прогнать, которая еще больше давит слабый сигнал, не трогает средний и чуть поджимает совсем сильный. Получите повышение контрастности при сохранении общего динамического диапазона.

Можно познакомиться с методами повышения контрастности изображений, в которых я не спец.

[whale_nik]

В чем суть S образного алгоритма ?
Яркость точек = уровню сигнала.

Что если использовать один передатчик и три независимых канала для приема, далее сигналы с них суммировать, сильно поможет или не смысла ?

[andyp]

В чем суть S образного алгоритма ?
Яркость точек = уровню сигнала.

Метод повышения контрастности изображения. Используется в графических редакторах. Можно другие формы нелинейности тоже посмотреть.

http://eeweb.poly.edu/~yao/EL5123/lecture3...enhancement.pdf

Что если использовать один передатчик и три независимых канала для приема, далее сигналы с них суммировать, сильно поможет или не смысла ?

см. Maximum Ratio Combining. Для трех даст ~5 dB выигрыша по ОСШ.

[whale_nik]

Спасибо, а какой нить редактор поддерживает этот алгоритм ? можно просто посмотреть.

Те шум уменьшиться в три раза ? Непонятно стоит ли такой огромный гемморой такого выигрыша, это придется делать три антенны не считая электроники, прикинуть бы как нить как будет это выглядить.

[andyp]

Спасибо, а какой нить редактор поддерживает этот алгоритм ? можно просто посмотреть.

Да почти все поддерживают. PAINT.NET, Photoshop, GIMP - из тех, что знаю. Можно photoshop s-curve погуглить.

Те шум уменьшиться в три раза ? Непонятно стоит ли такой огромный гемморой такого выигрыша, это придется делать три антенны не считая электроники, прикинуть бы как нить как будет это выглядить.

Ну да. Если удастся, то сигнал сложится когерентно со всех каналов, а шум - по мощности. Это если шум некоррелированным в каналах окажется.

[whale_nik]

Я понял что вы хотели сказать про S функцию - выровнять гистограмму, но вопрос был в другом, как наоборот сгладить шум желательно с мин потерями деталей.

С шумом немного не понятно, если выключить передатчик а только принимать то никаких сигналов нет, те =0,
если включит получается такая пятнистая структура, непонятно вообще шум это или недостаток разрешения локатора.
Возможно такая структура связана с недостаточным сглаживанием несущей передатчика при приеме, тк излучается не один импульс а пачка из нескольких то при оцифровке ответа возникает гребенка на них, возможно даже пятнистая структура кратна частоте передатчика
Те пример - излучаем три периода с частотой 150кгц а цифруем ответ с 50 кгц, если недостаточно сглажен импульс на частоте 150кгц то при приеме оцифровка будет попадать на гребни и впадины получим цифровой шум.

Сообщение отредактировал whale_nik - Aug 11 2017, 21:21

[andyp]

Я понял что вы хотели сказать про S функцию - выровнять гистограмму, но вопрос был в другом, как наоборот сгладить шум желательно с мин потерями деталей.

Можно подбирать веса соседних элементов изображения при сглаживании, но суть от этого не изменится. При любом сглаживании шум и сигнал будут перетекать в соседние точки картинки, что будет приводить к потере разрешения (контрастности в терминах обработки изображений). Нелинейность позволяет подчеркнуть сигнал с определенными амплитудами. Можно ж вообще рассмотреть нелинейность, превращающую в 0 все элементы с уровнем сигнала меньше наперед заданного.

С шумом немного не понятно, если выключить передатчик а только принимать то никаких сигналов нет, те =0,
если включит получается такая пятнистая структура, непонятно вообще шум это или недостаток разрешения локатора.
Возможно такая структура связана с недостаточным сглаживанием несущей передатчика при приеме, тк излучается не один импульс а пачка из нескольких то при оцифровке ответа возникает гребенка на них, возможно даже пятнистая структура кратна частоте передатчика
Те пример - излучаем три периода с частотой 150кгц а цифруем ответ с 50 кгц, если недостаточно сглажен импульс на частоте 150кгц то при приеме оцифровка будет попадать на гребни и впадины получим цифровой шум.

Т.е. фактически Вы имеете дело с эхом от нескольких импульсов в пачке и пытаетесь от него избавиться? Может, тогда стоит о каком-то эквалайзере подумать? Промерить канал и скомпенсировать?

[whale_nik]

Т.е. фактически Вы имеете дело с эхом от нескольких импульсов в пачке и пытаетесь от него избавиться? Может, тогда стоит о каком-то эквалайзере подумать? Промерить канал и скомпенсировать?

Именно так, кол-во импульсов в пачке 1-10 обычно, лучше всего по разрешению работать на одном импульсе (те одном периоде ),
попробую переделать детектор и нч фильтр чтобы не было пилы от сигнала, посмотрим как скажется но вообще чем лучше осредняем пилу тем меньше разрешение в итоге.

[KalashKS]

Я понял что вы хотели сказать про S функцию - выровнять гистограмму, но вопрос был в другом, как наоборот сгладить шум желательно с мин потерями деталей.

С шумом немного не понятно, если выключить передатчик а только принимать то никаких сигналов нет, те =0,
если включит получается такая пятнистая структура, непонятно вообще шум это или недостаток разрешения локатора.
Возможно такая структура связана с недостаточным сглаживанием несущей передатчика при приеме, тк излучается не один импульс а пачка из нескольких то при оцифровке ответа возникает гребенка на них, возможно даже пятнистая структура кратна частоте передатчика
Те пример - излучаем три периода с частотой 150кгц а цифруем ответ с 50 кгц, если недостаточно сглажен импульс на частоте 150кгц то при приеме оцифровка будет попадать на гребни и впадины получим цифровой шум.

То, что вы видите похоже на результат сложения со случайной фазой откликов от участков поверхности, попадающих в один элемент разрешения. Такая зернистость типична для снимков с РСА. В гидролокации, возможно, такой же эффект.


Сообщение отредактировал KalashKS - Aug 14 2017, 09:32

[whale_nik]

Те частота оцифровки должна быть по меньшей мере >=2* частоты передатчика ?
Я вот думаю если сделать частоту оцифровки=2*частоте передачи и синхронизировать выборки чтобы они попадали все время на масимальную амплитуду, тк локатор движется перпендикулярно объектам то эффект доплера не будет, тогда фнч не нужен совсем и не будет сложения фаз.
Можно еще цифровать = 10*частоте передачи и искать где производная =0 и выводить эту амплитуду но мне кажется это сложнее.

Сообщение отредактировал whale_nik - Aug 14 2017, 11:58

[KalashKS]

Те частота оцифровки должна быть по меньшей мере >=2* частоты передатчика ?
Я вот думаю если сделать частоту оцифровки=2*частоте передачи и синхронизировать выборки чтобы они попадали все время на масимальную амплитуду, тк локатор движется перпендикулярно объектам то эффект доплера не будет, тогда фнч не нужен совсем и не будет сложения фаз.
Можно еще цифровать = 10*частоте передачи и искать где производная =0 и выводить эту амплитуду но мне кажется это сложнее.

С частотой дискретизации этот эфект не связан. Это так называемый спекл-шум. Он вызван особенностями отражения сигнала.
Частоту дискретизации можно подобрать и меньше удвоенной несущей, но больше удвоенной полосы сигнала. Главное - чтобы весь спектр попадал в одну зону найквиста.

[Милливольт]

Можно сделать поиск по:
А.А. Брянцев. Комбинированная фильтрация

Там рассмотрена эта задача.

Сообщение отредактировал Милливольт - Aug 14 2017, 18:40

[_andru_]

Те частота оцифровки должна быть по меньшей мере >=2* частоты передатчика ?
Я вот думаю если сделать частоту оцифровки=2*частоте передачи и синхронизировать выборки чтобы они попадали все время на масимальную амплитуду, тк локатор движется перпендикулярно объектам то эффект доплера не будет, тогда фнч не нужен совсем и не будет сложения фаз.
Можно еще цифровать = 10*частоте передачи и искать где производная =0 и выводить эту амплитуду но мне кажется это сложнее.

Локатор просто бокового обзора или Вы аппретуру синтезировать пытаетесь?

[whale_nik]

Пока просто бокового.

С частотой дискретизации этот эфект не связан. Это так называемый спекл-шум. Он вызван особенностями отражения сигнала.
Частоту дискретизации можно подобрать и меньше удвоенной несущей, но больше удвоенной полосы сигнала. Главное - чтобы весь спектр попадал в одну зону найквиста.

Я так понимаю что складываться отраженный сигнал может только на НЧ фильтре в приемнике ? Других моментов я как то не представляю.
У меня нет опорной волны.
Вы можете пояснить физически где происходит интерференция ?

Можно сделать поиск по:
А.А. Брянцев. Комбинированная фильтрация

Там рассмотрена эта задача.

Спасибо, гляну.

Кстати, кто нить может взяться написать оптимальный фильтр для моего локатора, если не на комбинированной фильтрации то хотя бы на вейвлет преобразовании ?


Сообщение отредактировал whale_nik - Aug 15 2017, 17:43

[KalashKS]

Один элемент разрешения на снимке является откликом не точечного отражателя, а достаточно протяженной поверхности, особенно если синтеза апертуры нет. Сигналы от разных участков этой поверхности имеет разную амплитуду и фазу, и результат их сложения случаен, что проявляется как зернистость на снимке.

[whale_nik]

Так ключевая фраза " результат их сложения " где происходит сложение ? Отражение от поверхности разделены по времени .

[Александр77]

Так ключевая фраза " результат их сложения " где происходит сложение ? Отражение от поверхности разделены по времени .

На поверхности антенны гбо.

[whale_nik]

Да, про антенну я что то не подумал
тогда все плохо

Сообщение отредактировал whale_nik - Aug 16 2017, 18:16

[_andru_]

Да, про антенну я что то не подумал
тогда все плохо

А какая ширина ДНА и дальность обзора, чтоб понимать какое реальное азимутальное разрешение.

[Александр77]

Азимутальное разрешение высокое за счет узкой ДНА по азимуту. А вот угломестная ДНА широкая, наверное градусов под 60.

Если что-нибудь такое - то ширина может быть и 30 гр, и 60 и даже 75.

[whale_nik]

самодельная в одну сторону 2.5x70 градусов 150 кгц

Сообщение отредактировал whale_nik - Aug 17 2017, 19:46

[whale_nik]

Дико извиняюсь за качество рисунка, но можно сделать такое аналоговое уст-во, чтобы при входном сигнале -черный, оно выдавало сигнал оранжевый и как оно называется правильно ?
Те сигнал на выходе (оранжевый) меняется с 0->1 когда производная по черному сигналу =0 и c 1->0 когда напряжение =0
https://yadi.sk/d/0qKT7Pnk3M8YEE

Сообщение отредактировал whale_nik - Aug 18 2017, 14:13

[Александр77]

Можно подумать что Вам нужен триггер Шмитта, но смущает последний - маленький импульс.

[whale_nik]

Работать должен от уровня шума 20мв до 2 в где то.
А кто будет задавать верхнее напряжение для тригера ? Оно же все время разное.
Смысл в том чтобы запускать оцифровку точно на гребнях.

Сообщение отредактировал whale_nik - Aug 18 2017, 18:16

[Александр77]

По моему, устройств заглядывающих в будущее еще не изобрели, хотите искать гребни - оцифровывайте непрерывно, помещайте в дополнительный регистр и "ловите" начало спада. Как найдете, передавайте с содержимого регистра до сравнения с порогом запрета передачи. И некоторые хотелки придется расхотеть, особенно с шумом.

[whale_nik]

Придумал как сделать, надо делать детектор нуля и от него уже плясать.
А будущее там предсказуемо почти на все измерение )
Все устройство будет из двух компаратор и тригера.

Сообщение отредактировал whale_nik - Aug 19 2017, 10:52

[x736C]

Все устройство будет из двух компаратор и тригера.

Могу ошибаться, но делается на одном ОУ и одном компараторе.
Скорее всего для вашего случая еще АРУ придется добавить.