[發明專利]一種基于噪聲相關和小波閾值法的磁共振信號降噪方法

在審

• 申請號: 202010400933.5
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111650653A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 林婷婷;于思佳;張揚;萬玲
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38;G01V3/14
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本發明涉及一種基于噪聲相關和小波閾值法的磁共振信號降噪方法，包括使用核磁共振地下水探測儀同時收錄探測線圈和參考線圈采集的數據，包括探測線圈采集的空采噪聲s(t)和含噪磁共振信號s_x(t)，參考線圈同步采集的參考噪聲數據r(t)和參考噪聲數據r_x(t)，t為采樣時間；根據小波閾值法的原理，對參考線圈采集的數據r_x(t)進行處理，濾除其中含有的有效磁共振信號r_s(t)，得到純凈的噪聲數據；依據空采噪聲在探測線圈和參考線圈中的相關關系，計算探測線圈中的噪聲數據，并從含噪信號中去除，得到消噪后的磁共振信號。本發明在不限制探測線圈與參考線圈間距的情況下，有效消除磁共振探測信號中相關噪聲的同時不損失信號成分，既提高了消噪效果，又節省人力物力。

技術領域

本發明屬于地面核磁共振數據預處理領域，尤其是涉及一種基于噪聲相關和小波閾值法的磁共振信號降噪方法。

背景技術

磁共振地下水探測技術是當今唯一一種非侵入式直接探測地下水的地球物理方法，近年來被廣泛應用于地下水資源勘探，災害水體探測與解釋中。但由于磁共振信號極其微弱，在野外探測過程中常受周圍環境噪聲的干擾，包括尖峰噪聲、工頻噪聲和隨機噪聲，其中由電力線引起的工頻諧波干擾尤為嚴重。利用噪聲的傳遞特性和小波變換原理可以有效濾除磁共振信號中的工頻噪聲，可有效提高后期對地下水體反演解釋的準確性。

專利CN102053280A公開了“帶有參考線圈的核磁共振地下水探測系統及探測方法”，該發明通過多路A/D采集單元同步采集發射/接收線圈中的核磁共振信號以及參考線圈中噪聲信號的全波形數據，通過計算參考線圈采集的噪聲信號與核磁共振信號的最大相關性，實現參考線圈最佳位置和數量的布設，在信號和噪聲統計特性未知的情況下，采用變步長自適應算法，最大限度對消發射/接收線圈獲得核磁共振信號中的噪聲，該方法實現了多場源復雜噪聲干擾下核磁共振信號的提取，但勘探過程中為避免參考線圈中接收有效磁共振信號，要求參考線圈與探測線圈的鋪設距離大于探測線圈邊長，在野外探測中常受地形限制。

專利CN 108459353 B公開了“一種電磁噪聲背景下微弱磁共振信號提取方法及裝置”，該發明利用磁共振探測系統獲取一組磁共振信號S(t)；建立基于Duffing陣子的混沌檢測系統；將磁共振信號按照時間和預估水文信息特征分解進行分段切割為分段信號；將形成的分段信號分別進行m次延拓；將延拓后的信號分別送入混沌檢測系統得到信號幅度；將被測信號的信號幅度按照時間和預先分割狀態進行順序組合，得到去噪后的磁共振信號包絡圖像，完成探測數據中磁共振信號S(t)中有效信號的提取。該方法可實現低信噪比情況下磁共振信號的提取，但混沌檢測系統在微弱信號檢測時需要的數據量大，實際探測時要求儀器進行高頻率采樣，增加了儀器制作的難度和成本，降低了野外探測的工作效率。

專利CN109782363A公開了“一種基于時域建模與頻域對稱的磁共振信號消噪方法”，該方法首先根據工頻噪聲持續時間長，是一系列固定在電力線基頻整數倍處的正弦波的特點，對噪聲建模，并利用多通道儀器采集核磁共振信號和噪聲數據，將參考通道中的工頻噪聲轉換為主通道中的工頻噪聲，避免了在消除拉莫爾頻率附近工頻噪聲時產生信號失真。隨后，利用核磁共振信號和噪聲成分經過傅里葉變換后在頻域呈現的不同對稱性，進一步消除殘余工頻噪聲和高斯白噪聲。這種方法減小了在消除拉莫爾頻率附近工頻噪聲時產生的信號失真，但建模過程中基波頻率搜索效率較低，并且當基波頻率的選取存在微小誤差時，消噪效果會明顯降低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種基于噪聲相關和小波閾值法的磁共振信號降噪方法，在不限制探測線圈與參考線圈間距的情況下，有效消除磁共振探測信號中相關噪聲的同時不損失信號成分，既提高了消噪效果，又節省人力物力。

本發明是這樣實現的，

一種基于噪聲相關和小波閾值法的磁共振信號降噪方法，包括以下步驟：