湖南科技大学三亚研究院潘昌忠获国家专利权
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龙图腾网获悉湖南科技大学三亚研究院申请的专利一种基于梅尔倒谱与多层感知机的电鱼信号检测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121348405B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511924887.8,技术领域涉及:G01V1/00;该发明授权一种基于梅尔倒谱与多层感知机的电鱼信号检测方法是由潘昌忠;彭浩林;陈涛宇;傅晶山;李智靖;熊培银;章宇珂;潘颖峰;李家骏设计研发完成,并于2025-12-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于梅尔倒谱与多层感知机的电鱼信号检测方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于梅尔倒谱与多层感知机的电鱼信号检测方法,所属领域为电鱼信号检测领域,包括:首先采集水下放电产生的声发射信号,经预加重、分帧与加窗进行预处理以提升信噪比;随后提取信号的梅尔频率倒谱系数特征,并通过一阶及二阶差分计算优化,融合形成兼具静态与动态特性的特征参数集;最终将特征参数与检测电压值输入多层感知机神经网络进行非线性拟合,重建出高精度的电信号强度。本发明有效利用了声发射信号特征,显著提升了水下电鱼信号检测的灵敏度与置信度。
本发明授权一种基于梅尔倒谱与多层感知机的电鱼信号检测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于梅尔倒谱与多层感知机的电鱼信号检测方法,其特征在于,包括: 获取水下放电声发射信号; 根据所述声发射信号,通过预处理操作消除噪音和无效信号片段,得到清晰的声发射信号; 根据所述清晰的声发射信号,提取梅尔频率倒谱系数特征参数; 根据所述梅尔频率倒谱系数特征参数,通过差分优化操作得到包含静态和动态特性的优化特征参数; 将所述优化特征参数与检测电压值输入至多层感知机模型,输出拟合后的电信号强度; 所述提取梅尔频率倒谱系数特征参数包括: 根据所述清晰的声发射信号,通过傅里叶变换将信号转换至频域; 根据频域信号,通过一组梅尔滤波器进行滤波,其中梅尔滤波器的中心频率基于梅尔频率与实际频率的非线性关系设置; 根据滤波后的信号,计算每个梅尔滤波器中的能量,并对能量取对数; 根据取对数后的能量,通过离散余弦变换得到梅尔频率倒谱系数特征参数; 所述梅尔频率倒谱系数特征参数的原始维度设置为32维,并取前16维作为特征量,基于一阶与二阶差分构建16维与16维,并进一步组合形成16维、32维、48维共7种特征结构用于可调特征表示; 将、和参数进行横向拼接,得到7组能够分别表征电鱼机水下放电声发射信号静态特性、动态特性和混合特性的特征参数,分别为16维的、16维的、16维的、32维的、32维的、32维的和48维的; 首先经过一组梅尔滤波器对声音信号进行滤波处理,接着对滤波后的信号进行对数运算,最后进行离散余弦变换,得到最终的MFCC系数,用来表征声音信号的特征; ; 式中表示梅尔滤波器,是梅尔滤波器的中心频率,并且,为梅尔滤波器个数,表示梅尔滤波器组中第m个滤波器的下一个频带m+1的中心频率;表示梅尔滤波器组中第m个滤波器的上一个频带的中心频率,梅尔滤波器个数设置为32;的表达式如下: ; 式中,是的反函数,表示傅里叶变换FFT的窗长,设置为25毫秒,表示采样的频率,采用44100,表示该滤波器的最低频率,设置为0Hz,为滤波器最高频率,设置为8000; 的计算公式如下: ; 所述滤波后的信号通过计算处理,并得出所述滤波后的信号在每个梅尔滤波器中所蕴含的能量,即离散功率谱通过梅尔滤波器的功率值,其中离散功率谱用表示,梅尔滤波器用表示,计算公式如下: ; 式中,用于表示第帧声发射信号在梅尔域的第个梅尔滤波器的频带上的能量总和,为电鱼机水下放电声发射信号的离散功率谱,的计算公式如下: ; 其中,表示信号在第i帧和k带上的频谱值; 将的能量取对数运算后,并进行离散余弦变换DCT,得到MFCC特征参数,计算公式如下: ; 其中,表示梅尔滤波器的数量,,为MFCC输出的特征参数维度,,即输出32维MFCC特征参数。
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