基于EMD-TFPF結(jié)合Teager能量算子的超聲紅外電子白板定位算法研究.pdf

1、超聲紅外電子白板通過(guò)測(cè)量超聲到達(dá)時(shí)間(TOA)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位，可實(shí)現(xiàn)隨意書(shū)寫(xiě)、標(biāo)注、存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程交互等眾多功能。它除了在教育，還在會(huì)議、展覽和培訓(xùn)等眾多領(lǐng)域，得到廣泛應(yīng)用。在使用環(huán)境中，因存在大量的聲、光和電磁等干擾，接收的超聲信號(hào)受到一定程度的損壞，影響電子白板的定位精度。目前常用的硬件閾值和軟件去噪方法，存在無(wú)法消除自身引入的干擾、檢測(cè)誤差和對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)去噪效果不理想的問(wèn)題。
　　本文根據(jù)超聲信號(hào)波形穩(wěn)定可靠的特征點(diǎn)——一個(gè)超聲波形

2、只有一個(gè)最大峰值，將判斷出的最大峰值對(duì)應(yīng)時(shí)間，作為超聲時(shí)延。因此提出了基于EMD-TFPF結(jié)合Teager能量算子精確地提取超聲時(shí)延的算法，來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。該算法從波形特征角度出發(fā)，提高了算法抵抗噪聲的能力和對(duì)環(huán)境的適用性。
　　首先需要從含噪超聲中盡可能完好地提取超聲信號(hào)，又因含噪超聲是非平穩(wěn)信號(hào)，本文采用經(jīng)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)優(yōu)化后的時(shí)頻峰值濾波算法(TFPF)對(duì)它進(jìn)行去噪，一定程度上克服了EMD自身模態(tài)混疊的缺陷和TFPF算法

3、中窗長(zhǎng)選擇的矛盾。與常用的時(shí)頻分析方法（如短時(shí)傅里葉變換和小波變換等）處理非平穩(wěn)信號(hào)存在時(shí)頻窗口固定的缺點(diǎn)相比，經(jīng)EMD-TFPF算法去噪后的超聲在信號(hào)保真和噪聲壓制方面取得更好的平衡。
　　其次需要判斷去噪后超聲波形的最大峰值，本文采用比時(shí)域及頻譜能量提取效果更好的的Teager能量算子(TEO)來(lái)提取波形的瞬時(shí)能量（即波形峰值），然后判斷出超聲波形的最大峰值，并將最大峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)間作為超聲信號(hào)的時(shí)延。與利用模擬電路提取信號(hào)時(shí)延