[發(fā)明專利]一種基于雙曲線閾值去噪的峰值提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011422371.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112729152B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳梅云;陳錦標(biāo);龐水玲;吳衡;覃勝均;張啟洋;蔡念;王晗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 孔祥健

1.一種基于雙曲線閾值去噪的峰值提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，得到頻譜序列Y，并以頻譜序列Y為縱坐標(biāo)，頻譜序列Y的頻率取值B為橫坐標(biāo)繪制出信號(hào)有效波段的頻譜圖；

S2、對(duì)頻譜序列Y進(jìn)行雙曲線閾值去噪處理，得到去噪后的頻譜圖；

S3、對(duì)雙曲線閾值去噪得到的頻譜圖的有效峰值進(jìn)行提取，提高信噪比，從而擴(kuò)大分光干涉儀的測(cè)距范圍；

所述步驟S3對(duì)頻譜圖的有效峰值進(jìn)行提取的具體過(guò)程如下：

提取頻譜圖所有波峰A_i(i＝1，2，...，K)，K為總的波峰個(gè)數(shù)，記波峰A_i的峰值為|A_i|；

波峰A_i的寬度為與其相鄰兩個(gè)波谷的橫坐標(biāo)之差，記為W_i；因此，波峰寬度均值P為：

由于每個(gè)波峰寬度差異較大，引入標(biāo)準(zhǔn)差σ來(lái)對(duì)波峰寬度均值進(jìn)行修正，波峰寬度的標(biāo)準(zhǔn)差σ為：

記波峰的寬度閾值為R_TH，R_TH的計(jì)算公式如下：

R_TH＝αP+μσ；

上式中，α和μ分別為波峰寬度均值和標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)有效峰值寬度的權(quán)重；

為了增加算法的自適應(yīng)性，引入波峰高度均值Q，可表示為：

上式中，M_i為波峰與相鄰波谷的高度幅值差的絕對(duì)值之和；

采用波峰寬度閾值R_TH和波峰高度均值Q對(duì)頻譜圖波峰進(jìn)行篩選，充分利用了數(shù)據(jù)的特征，能有效提高算法的自適應(yīng)能力，具體篩選條件如下：

其中，β為有效波峰高度條件權(quán)值，通過(guò)調(diào)節(jié)它的值來(lái)適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)；

若存在波峰滿足以上篩選條件，按照這些波峰峰值的大小對(duì)其進(jìn)行排序，選取峰值最大的波峰為有效峰值，提取完成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙曲線閾值去噪的峰值提取方法，其特征在于，所述步驟S1的具體過(guò)程如下：

把點(diǎn)探測(cè)儀接收到的原始信號(hào)s(t)按照固定采樣頻率f_s進(jìn)行抽樣，抽樣完畢后，求取信號(hào)最值點(diǎn)，截取最值點(diǎn)左右各(N-1)/2個(gè)離散信號(hào)點(diǎn)，得到有N個(gè)采樣點(diǎn)的離散信號(hào)(n＝0，1，…，N-1)，繪制出光譜圖；

對(duì)離散信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換FFT得到頻譜序列Y，頻譜序列Y的頻率間隔為：

因此頻譜序列Y的頻率取值為：

以頻譜序列Y為縱坐標(biāo)，以頻率B為橫坐標(biāo)繪制出信號(hào)有效波段的頻譜圖。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙曲線閾值去噪的峰值提取方法，其特征在于，所述步驟S2雙曲線閾值去噪處理的具體過(guò)程如下：

對(duì)頻譜序列Y進(jìn)行小波分解，設(shè)置合理的小波基函數(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行三層的小波分解，得到各層高頻分量和低頻分量；

通過(guò)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)計(jì)算小波閾值λ，對(duì)每一層高頻小波系數(shù)進(jìn)行雙曲線擬合；

ω_j，k表示第j層小波分解的第k個(gè)高頻小波系數(shù)，雙曲線擬合后的高頻小波系數(shù)表示為：

當(dāng)高頻小波系數(shù)絕對(duì)值|ω_j，k|小于或等于閾值λ時(shí)，擬合后的高頻小波系數(shù)為0；當(dāng)ω_j，k大于或等于閾值λ時(shí)，取值為當(dāng)ω_j，k小于或等于-λ時(shí)取值為

利用擬合后的小波系數(shù)預(yù)估值進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)，得到去噪后的頻譜圖。