[發明專利]一種基于數字濾波的光譜降噪方法

有效

• 申請號: 202010224295.6
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111289106B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 姚志湘;粟暉
• 申請（專利權）人: 廣西科技大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠

1.一種基于數字濾波的光譜降噪方法，其特征在于，包括：

步驟1，選定待降噪的光譜信號S；

步驟2，設計所述待降噪的光譜信號S的頻率-幅度響應函數PF；

步驟3，將所述頻率-幅度響應函數PF變換得到相應的濾波卷積傳遞函數H；

步驟4，計算待降噪的光譜信號S與濾波卷積傳遞函數H的卷積Y；

步驟5，截取Y的起始至與S等長的數據，即為S降噪后的結果。

2.如權利要求1所述的一種基于數字濾波的光譜降噪方法，其特征在于，所述頻率-幅度響應函數PF包含兩部分參數：Wr和Wp；

其中，Wr表示待降噪的光譜信號S的帶阻寬度；Wp表示待降噪的光譜信號S的帶通寬度。

3.如權利要求2所述的一種基于數字濾波的光譜降噪方法，其特征在于，步驟3所述濾波卷積傳遞函數H是通過將所述響應函數PF經過傅里葉逆變換得到PF_N，取PF_N實部的左半部分HL，將HL除以其總和值sum(HL)，進而得到濾波卷積傳遞函數H。

4.如權利要求3所述的一種基于數字濾波的光譜降噪方法，其特征在于，所述方法還包括步驟6，通過評價指標選出濾波效果最優的參數Wr和Wp，根據所述最優參數得到對應的最優濾波卷積傳遞函數H，再根據最優濾波卷積傳遞函數H得到最優的降噪結果。

5.如權利要求1-4任意一項所述的一種基于數字濾波的光譜降噪方法，其特征在于，所述頻率-幅度響應函數PF按照以下方法進行設計：

a.以Wr生成半峰寬，峰高歸一化，作為帶阻部分；

b.生成Wp個等于1的序列點，作為帶通部分；

c.將所述帶阻部分和帶通部分拼接為頻率-幅度響應函數PF。

6.如權利要求5所述的一種基于數字濾波的光譜降噪方法，其特征在于，所述拼接是指將所述帶通部分和帶阻部分首尾相接，拼接成頻率-幅度響應函數PF，即：在Wr部分的前段加入Wp個1，構成數組PF。

7.如權利要求4所述的一種基于數字濾波的光譜降噪方法，其特征在于，所述評價指標為殘差均方差-峰度比VFR，所述殘差均方差-峰度比VFR值的最大值對應的Wr和Wp即為最優的Wr和Wp。

8.如權利要求7所述的一種基于數字濾波的光譜降噪方法，其特征在于，所述殘差均方差-峰度比VFR是通過以下步驟得到的：

步驟i，選定濾波算法，對原始測量信號x_b，進行平滑降噪得到輸出信號x_a；

步驟ii，求取x_b與x_a的殘差值x；

步驟iii，計算殘差值x的均方差-峰度比VFR；

步驟v，調整濾波參數，計算不同參數對應的VFR。

9.如權利要求8所述的一種基于數字濾波的光譜降噪方法，其特征在于，所述殘差均方差-峰度比VFR按照以下公式進行計算：

式中σ為均方差，g為峰度比。

10.如權利要求9所述的一種基于數字濾波的光譜降噪方法，其特征在于，所述均方差采用以下公式計算：

所述峰度比采用以下公式計算：

上述式中：信號序列包含n個數據單值，殘差序列x是濾波前信號x_b與濾波后信號x_a的差值，按照方差和峰度公式分別計算方差σ²和g。