Real-time classification for Φ-OTDR vibration events in the case of small sample size datasets

光时域反射计 计算机科学 人工智能 模式识别(心理学) 特征提取 振动 支持向量机 分割 恒虚警率 特征(语言学) 信号(编程语言) 计算机视觉 光纤 声学 光纤传感器 哲学 物理 渐变折射率纤维 程序设计语言 电信 语言学
作者
Nachuan Yang,Yongjun Zhao,Jinyang Chen,Fuqiang Wang
出处
期刊:Optical Fiber Technology [Elsevier BV]
卷期号:76: 103217-103217 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.yofte.2022.103217
摘要

Efficient classification of vibration signals detected by phase-sensitive optical time domain reflectometer (Φ-OTDR) based on small samples is an effective method to reduce the false alarm rate without GPU or large data sets. This paper proposes a fiber optic system vibration event recognition method based on a combination of image segmentation pre-processing, texture, statistical, morphological feature extraction, and weighted support vector machine (WSVM), which can effectively classify-five types of vibration events in high-speed railway perimeter intrusion detection with small sample data and no parallel processing units. Erosion and dilation operations are applied to vibration signal image feature enhancement in image pre-processing. The vibration signal region and background are separated by the maximum inter-class variance method, then 35 features of the vibration signal region are calculated and finally employed to construct a WSVM. Experiments show that the method achieves 99 FPS and 98.8% accuracy on the test set with 330 vibration images as the training set to build the model without GPU and in the presence of interference signals. It provides a generalized Φ-OTDR vibration event recognition method for small samples.

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