[發(fā)明專利]經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解結(jié)合字典學(xué)習(xí)的復(fù)雜信號(hào)去噪方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710574092.8
• 申請(qǐng)日: 2017-07-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107516065B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾明;馬文新;孟慶浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解結(jié)合字典學(xué)習(xí)的復(fù)雜信號(hào)去噪方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)對(duì)含有噪聲的信號(hào)進(jìn)行EMD分解，得到一組階次由低到高的本征模態(tài)函數(shù)信號(hào)；

2)采用小波軟閾值去噪方法對(duì)含有噪聲的本征模態(tài)函數(shù)進(jìn)行去噪，是先對(duì)每一個(gè)含有噪聲的本征模態(tài)函做小波變換，再做軟閾值去噪處理，最后進(jìn)行小波變換重構(gòu)，得到去噪后的本征模態(tài)函數(shù)和噪聲；

3)將步驟2)得到的去噪后的本征模態(tài)函數(shù)和其余本征模態(tài)函數(shù)相加，得到去噪信號(hào)用于之后的信號(hào)字典訓(xùn)練，將步驟2)得到的噪聲相加得到噪聲成分n(x)，用于之后的噪聲字典訓(xùn)練；

4)將步驟3)中的去噪信號(hào)分割成一組訓(xùn)練樣本，采用KSVD算法從中訓(xùn)練出一組信號(hào)字典D₁，其中，原子個(gè)數(shù)為m；

5)將步驟3)中的噪聲成分n(x)分割成一組訓(xùn)練樣本，采用KSVD算法從中訓(xùn)練出一組噪聲字典D₂，其中，原子個(gè)數(shù)為n；

6)將信號(hào)字典D₁和噪聲字典D₂組合得到混合字典D，

D＝{D₁:D₂} (6)；

7)將需要去噪的信號(hào)在混合字典D上進(jìn)行稀疏分解，得到一組稀疏向量(x₁,x₂,…,x_m+n)，將稀疏向量(x₁,x₂,…,x_m+n)中噪聲原子對(duì)應(yīng)的系數(shù)置零：

8)把混合字典D和處理后的稀疏向量相乘，得到最終的去噪信號(hào)

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解結(jié)合字典學(xué)習(xí)的復(fù)雜信號(hào)去噪方法，其特征在于，步驟1)包括：

(1)找到原始信號(hào)y(t)的局部極小值和局部極大值，采用三次曲線插值的方法將找到的極小值與極大值連接起來(lái)，進(jìn)一步得到極小值包絡(luò)y_min(t)和極大值包絡(luò)y_max(t)；

(2)計(jì)算原始信號(hào)y(t)的瞬時(shí)平均值m(t)，即每一時(shí)刻極小值包絡(luò)y_min(t)和極大值包絡(luò)y_max(t)的均值：

(3)用原始信號(hào)y(t)減掉瞬時(shí)平均值m(t)，得到一個(gè)新序列h(t)：

h(t)＝y(tǒng)(t)-m(t) (2)；

(4)根據(jù)本征模態(tài)函數(shù)的如下兩個(gè)特性，確定新序列h(t)是否為本征模態(tài)函數(shù)：

①極值點(diǎn)的個(gè)數(shù)等于過(guò)零點(diǎn)個(gè)數(shù)，或者二者最多相差一個(gè)；

②任意點(diǎn)處，局部極小值包絡(luò)線和局部極大值包絡(luò)線的均值為零；

若新序列h(t)具有上述兩個(gè)特性，則把新序列h(t)作為第一個(gè)本征模態(tài)函數(shù)imf₁，記為c₁(t)；否則，重復(fù)第(1)步～第(3)步，直至找到一個(gè)本征模態(tài)函數(shù)c₁(t)；本征模態(tài)函數(shù)c₁(t)代表原始信號(hào)中的高頻部分，將它從原始信號(hào)中分離出來(lái)，得到余數(shù)r₁(t)：

y(t)-c₁(t)＝r₁(t) (3)；

(5)繼續(xù)對(duì)余數(shù)r₁(t)重復(fù)第(1)步～第(4)步，分解出下一個(gè)本征模態(tài)函數(shù)：

當(dāng)前后兩次分解結(jié)果的差值達(dá)到規(guī)定的精度停止分解，將最后得到的分解結(jié)果作為最后一個(gè)本征模態(tài)函數(shù)。