[發明專利]一種基于小波變換和形態學濾波的電敏感區信號去噪方法

在審

• 申請號: 202011397640.2
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112329741A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 王福海;曹宏建;王曉東
• 申請（專利權）人: 廣微(中山)智能科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王雨晴

本發明涉及一種基于小波變換和形態學濾波的電敏感區信號去噪方法，包括以下步驟：步驟1、對采集到的原始信號進行小波閾值去噪，去除高頻噪聲；步驟2、對小波閾值降噪后的信號進行形態學濾波，去除低頻干擾；步驟3、利用峰值搜索算法實現信號中所有峰值的定位，根據上下線閾值法進行峰值的選取；步驟4、同時引入兩個鄰近峰值點相距不小于一個脈寬的準則，有效剔除了偽峰和重疊峰的干擾。本發明首先使用小波軟閾值法去除高頻噪聲，再結合形態學濾波去除信號基底波動和工頻及倍頻諧波等的低頻干擾，盡可能的保持了脈沖真實波形，對后續特征提取和識別不會帶來誤差。

技術領域

本發明屬于脈沖信號去噪技術領域，涉及電敏感區信號去噪方法，尤其是一種基于小波變換和形態學濾波的電敏感區信號去噪方法。

背景技術

在工業生產中，實時在線檢測懸液中微顆粒尺寸及空間分布有著極其重要的意義。實現在線方式拓展將會為實際工業中顆粒識別統計帶來更為及時、精確、分辨度更高的結果。這對認識工業生產過程中局部顆粒分布或顆粒群運動等非均相特性的監測，以及依據顆粒粒度變化情況，對工藝流程的反饋、調節、優化等都有著現實指導意義。電敏感區法進行微顆粒識別是一種檢測懸液中微顆粒數量和大小的有效方法，將電敏感區法有效應用到在線測量中能夠實現在線檢測的要求。由于信號中脈沖的特征可以反映出顆粒特征、流速、流道形狀等情況，脈沖的統計特征能反映出溶液中顆粒濃度等信息。因此，通過識別不同顆粒產生的脈沖信號是判別溶液中顆粒種類的有效手段。

迄今為止在科學和專利文獻中公開的電敏感區法脈沖信號處理方式通常采用頻域濾波。電敏感區法信號屬于非平穩信號，雖然也有研究者提出單一非平穩信號處理方式。但以上方式都很難達到去除噪聲的同時實現最大程度的脈沖波形不失真。尤其針對工業生產過程中的在線測量信號處理與識別算法的深入研究。如何有效去除信號中的電磁噪聲干擾，同時保證顆粒脈沖波形的不失真以及辨識不同特性顆粒的脈沖，完成硬顆粒的檢測計數等任務，是在線測量中的信號處理與識別的挑戰和難點。

經檢索，未發現與本發明相同或相似的技術方案。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種基于小波變換和形態學濾波的電敏感區信號去噪方法，能夠有效去除信號中的電磁噪聲干擾，同時保證顆粒脈沖波形的不失真以及辨識不同特性顆粒的脈沖，完成硬顆粒的檢測計數等任務。

本發明解決其現實問題是采取以下技術方案實現的：

一種基于小波變換和形態學濾波的電敏感區信號去噪方法，包括以下步驟：

步驟1、對采集到的原始信號進行小波閾值去噪，去除高頻噪聲；

步驟2、對小波閾值降噪后的信號進行形態學濾波，去除低頻干擾；

步驟3、利用峰值搜索算法實現信號中所有峰值的定位，根據上下線閾值法進行峰值的選取。

步驟4、同時引入兩個鄰近峰值點相距不小于一個脈寬的準則，有效剔除了偽峰和重疊峰的干擾。

而且，所述步驟1的具體步驟包括：

(1)令信號原始信號y[n]＝x[n]+f[n]+p[n]+ε[n],0＜n＜N-1，對該原始信號y[n]進行小波分解，得到各級尺度系數；

其中，x[n]為包含脈沖的有用信號，f[n]為基底波動信號，p[n]為工頻及諧波干擾，ε[n]為環境中的高斯白噪聲；

(2)對小波分解后得到的各尺度系數設置閾值；

閾值選取常使用統一閾值Visushrink閾值：

其中，σ為噪聲標準差，由于其未知性，通過來估計；N為信號長度，median為中間值函數，w_j,k是原始小波系數；