Идентификация параметров интерферометрических систем на основе рекуррентных алгоритмов обработки информации

• Автор: Воробьева, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

1.1. Стохастическая нелинейная фильтрация параметров сигналов в интерферометрических системах.

1.2. Дискретная нелинейная фильтрация Калмана интерферометрических сигналов

1.3. Дискретная нелинейная двумерная фильтрация Калмана интерферометрических сигналов.

Выводы по главе

ГЛАВА 2. НЕЛИНЕЙНАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ СО СЛУЧАЙНЫМИ НАЧАЛЬНЫМИ УСЛОВИЯМИ И ПРОСТРАННСТВЕННОВРЕМЕННЫМ ПРЕДСКАЗАНИЕМ
2.1. Нелинейная двумерная фильтрация Калмана с пространственновременным предсказанием вектора параметров
2.2. Модифицированные алгоритмы нелинейной двумерной фильтрации Калмана с пространственновременным предсказанием вектора параметров интерферометрических сигналов.
2.3. Экспериментальные результаты обработки информации в интерферометрии фазового сдвига методом нелинейной двумерной фильтрации Калмана
2.4. Экспериментальные результаты исследования алгоритма нелинейной двумерной фильтрации Калмана с пространственновременным предсказанием и учетом априорной информации.
2.5. Обработка экспериментальных интерферограмм методом нелинейной двумерной фильтрации Калмана с пространственновременным предсказанием.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СО СЛУЧАЙНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ И СЛУЧАЙНЫМИ ВНЕШНИМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ .
3.1. Принцип формирования видеоинформации в системах ОКТ
3.2. Методы описания распространения и рассеяния оптического излучения в случайнонеоднородных средах.
3.2.1. Метод сферических гармоник.
3.2.2. Диффузионное приближение.
3.3. Стохастические дифференциальные уравнения для описания случайнонеоднородных сред
3.3.1. Описание структуры однослойной случайнонеоднородной среды .
3.3.2. Описание случайной границы случайнонеоднородной среды
3.3.3. Описание структуры многослойной случайнонеоднородной среды .
3.4. Методы восстановления внутренней микроструктуры случайнонеоднородной среды методом нелинейной фильтрации Калмана.
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. МОДИФШСАЦР1И АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
4.1. Многочастотная модель интерферометрического сигнала
4.1.1. Многочастотная модель интерферометрического сигнала для волнового пакета в системах ОКТ
4.1.2. Особенности дискретизации волнового пакета в системах ОКТ
4.1.3. Восстановление параметров волнового пакета методом дискретной нелинейной фильтрации Калмана
4.2. Быстродействующие методы фильтрации
4.2.1. Характеристики спектра при субдискретизации сигналов.
4.2.2. Сравнительное исследование алгоритмов обработки при субдискретизации ОКТсигналов
Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А. Описание разработанного программного обеспечения для развертывания фазы трехмерного сигнала.
Приложение Б. Описание разработанного программного обеспечения для параметрической идентификации многослойных случайнонеоднородных сред.
ВВЕДЕНИЕ


При рассмотрении недостаточно широкого ансамбля реализаций случайного процесса нет возможности определить стохастические характеристики процесса с достаточной точностью. С математической точки зрения задача определения параметров является в данном случае задачей со случайными начальными условиями. При рассмотрении интерферометрического сигнала как реализации случайного процесса существенное значение приобретает адекватное определение математических моделей и алгоритмов. Одним из широко используемых методов решения описанных задач является метод, основанный на формализме стохастических дифференциальных разностных уравнений. В случае дискретных последовательностей отсчетов для динамической обработки информации используются рекуррентные алгоритмы. Рекуррентные алгоритмы обработки информации основываются на использовании ранее вычисленных значений в последовательности входных данных для получения оценки каждого последующего выходного значения. Важное преимущество рекуррентных алгоритмов состоит в возможности динамической обработки данных при минимизации вычислительных затрат, что весьма актуально для решения многих научнотехнических задач. Рассматриваемая в работе задача параметрической идентификации имеет важное значение при создании интерферометрических систем высокой чувствительности для контроля объектов с реконструкцией волнового фронта отраженной от объекта волны , а также систем оптической когерентной томографии ОКТ 2, , позволяющих исследовать внутреннюю микроструктуру случайнонеоднородных сред. Основной целью работы является определение параметров интерферометрических систем и сигналов, разработка, исследование и оптимизация рекуррентных алгоритмов обработки и анализа данных в интерферометрических системах. Разработка и оптимизация алгоритма фильтрации со случайными начальными условиями и пространственновременным предсказанием. Апробация и анализ результатов обработки стохастических сигналов в интерферометрических системах. Исследование стохастических систем со случайными параметрами и внешними воздействиями и метода расширенной фильтрации Калмана применительно к восстановлению внутренней микроструктуры случайнонеоднородной среды. Идентификация параметров интерферометрических сигналов на основе многочастотной модели. Исследование быстродействия алгоритмов динамического оценивания параметров сигналов в интерферометрических системах. Методы исследовании. Работа выполнена с использованием положений теории идентификации систем и сигналов, теории стохастических систем и рекуррентной стохастической фильтрации. Для обоснования адекватности предложенных моделей случайнонеоднородной среды и стохастических сигналов использовались отдельные положения теории интерферометрических систем. Алгоритм рекуррентной фильтрации с пространственновременным предсказанием на основе нелинейной фильтрации Калмана. Методика описания внутренней микроструктуры случайнонеоднородных сред на основе использования стохастических разностных уравнений. Методика определения параметров стохастических сигналов применительно к задачам восстановления начальной фазы сигнала и оценки положения максимума огибающей интерферометрического сигнала методом дискретной нелинейной фильтрации Калмана. Оценки условий и ограничений метода субдискретизации интерферометрического сигналов при динамическом оценивании параметров сигнала в интерферометрических системах. Предложен и реализован алгоритм рекуррентной фильтрации интерферометрических сигналов со случайными начальными условиями и пространственновременным предсказанием на основе нелинейной фильтрации Калмана. Предложена методика описания случайнонеоднородных сред на основе теории нестационарных стохастических дифференциальных уравнений, обеспечивающая адекватную идентификацию внутренней микроструктуры случайнонеоднородной среды. Предложена методика определения параметров стохастических сигналов, на основе которой реализован алгоритм восстановления начальной фазы и оценки положения максимума огибающей интерферометрического сигнала. Исследован метод субдискретизации интерферометрического сигнала при динамическом оценивании параметров сигнала.