[發(fā)明專利]一種基于CEEMD與小波包的超聲信號降噪方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810110081.9 | 申請日： | 2018-02-05 |
| 公開（公告）號： | CN108491355A | 公開（公告）日： | 2018-09-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊孟;周西峰;郭前崗 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京郵電大學(xué) |
| 主分類號： | G06F17/14 | 分類號： | G06F17/14;G06K9/00 |
| 代理公司： | 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200 | 代理人： | 朱楨榮 |
| 地址： | 210023 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 降噪 超聲信號 小波包 去噪 算法 本征模態(tài)函數(shù) 小波包分解 小波包分析 材料缺陷 端點效應(yīng) 模態(tài)分解 模態(tài)函數(shù) 模態(tài)混疊 信號處理 原始信號 噪聲主導(dǎo) 主導(dǎo)模態(tài) 白噪聲 自適應(yīng) 模態(tài) 小波 噪聲 精細 分解 應(yīng)用 | ||
1.一種基于CEEMD與小波包的超聲信號降噪方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟一、建立含噪超聲信號數(shù)學(xué)模型；
步驟二、利用步驟一建立好的數(shù)學(xué)模型生成含噪信號，并進行CEEMD分解降噪，將含噪信號分為n個本征模態(tài)函數(shù)IMF，求得每個IMF的自相關(guān)函數(shù)；
步驟三、根據(jù)自相關(guān)函數(shù)的特性，判斷出臨界模態(tài)，將IMF分為兩類，對噪聲主導(dǎo)模態(tài)進行軟閾值降噪，對信號主導(dǎo)模態(tài)進行無偏似然估計原理的自適應(yīng)規(guī)則降噪；
步驟四、對所有IMF進行重構(gòu)，將重構(gòu)后的信號選取小波基函數(shù)和分解層數(shù)進行小波包降噪，得到降噪后的有用信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CEEMD與小波包的超聲信號降噪方法，其特征在于，步驟二中對含噪信號進行CEEMD分解降噪的具體過程：
1)、向含噪信號中加入一對等長的、設(shè)定標(biāo)準差的正負白噪聲組成的輔助白噪聲，生成兩個新的信號；
2)、對步驟1)中的兩個新的信號分別進行EMD分解，得到兩組IMF分量，每組n個IMF；
3)、根據(jù)設(shè)置的CEEMD分解次數(shù)N，重復(fù)N次步驟1)和步驟2)，每次加入的都是一組隨機的輔助白噪聲；
4)將得到的2N組IMF分量進行平均，即得到經(jīng)過CEEMD分解后生成的n個IMF。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于CEEMD與小波包的超聲信號降噪方法，其特征在于，步驟1)中，向含噪信號加入的正負白噪聲的幅值為含噪信號的標(biāo)準差乘以系數(shù)p，0<p<1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于CEEMD與小波包的超聲信號降噪方法，其特征在于，當(dāng)設(shè)置的CEEMD分解次數(shù)N＝100時，p的取值范圍是0.01<p<0.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CEEMD與小波包的超聲信號降噪方法，其特征在于，步驟二中，對經(jīng)CEEMD分解后得到的每個IMF分量的歸一化自相關(guān)函數(shù)ρx的計算如下：
i)自相關(guān)函數(shù)反映了同一信號序列在不同時刻的取值之間的相關(guān)程度，其定義為：
Rx(t1,t2)＝E[x(t1)x(t2)]
其中，x(t1)、x(t2)為信號x(t)在t1、t2時刻的取值，E[x(t1)x(t2)]表示數(shù)學(xué)期望。
ii)歸一化自相關(guān)函數(shù)ρ(x)表達式為：
ρ(x)＝Rx(t1,t2)/Rx(0)
Rx(0)表示該步驟分解后得到的IMF在同一時刻的自相關(guān)函數(shù)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于CEEMD與小波包的超聲信號降噪方法，其特征在于，步驟三中將IMF分為兩類的處理過程如下：
a)根據(jù)歸一化自相關(guān)函數(shù)的特性，判斷出臨界模態(tài)；
b)選擇一個小波基函數(shù)并確定分解層數(shù)后，對噪聲主導(dǎo)模態(tài)進行軟閾值降噪，同時再接著選擇一個小波基函數(shù)并確定分解層數(shù)后，對信號主導(dǎo)模態(tài)進行無偏似然估計原理的自適應(yīng)規(guī)則降噪。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于CEEMD與小波包的超聲信號降噪方法，其特征在于，小波基函數(shù)選自Daubechies小波族。
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