[發明專利]一種基于分數階迭代離散小波變換的譜線去噪方法

在審

• 申請號: 202211272187.1
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115795272A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 李福生;楊婉琪
• 申請（專利權）人: 電子科技大學長三角研究院（湖州）
• 主分類號: G06F18/10
• 分類號: G06F18/10;G06F17/14;G06F123/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 唐莉梅

本發明屬于光譜數據分析處理技術領域，公開了一種基于分數階迭代離散小波變換的譜線去噪方法，對待測樣品的原始檢測譜線信號進行G?L分數階處理，采用迭代法搜索得到最優分數階；對信號的最優分數階進行傅里葉變換；進行迭代離散小波分解、重構得到最佳小波變換系數；并對最佳小波變換系數進行修正以及小波重構得到重構估計信號；對變換后的信號進行?p階分數階傅里葉變換得到去噪后的譜線信號本發明通過采用分數階傅里葉變換和迭代離散小波相結合的方法對譜線進行去噪，能夠清楚地保留信號中的細節，無銳化、過度平滑的現象，提高信噪比，科學合理，流程簡單，便于操作，結果直觀，通俗易懂，相對于現有去噪方法去噪效果更好。

技術領域

本發明屬于光譜數據分析處理技術領域，尤其涉及一種基于分數階迭代離散小波變換的譜線去噪方法。

背景技術

目前，譜線去噪是光譜預處理過程中必不可少的一部分。其目的是去除信號在傳輸過程中受到儀器系統、檢測環境以及樣品本身的性質等諸多因素影響而產生的噪聲，盡可能的譜線的原始特征和細節信息，從而提高X射線光譜的測試精度、信噪比，以便后續對信號的分析工作。

近些年來，信號去噪方法很多，常見的有導數去噪、傅里葉變換去噪和小波變換去噪等，其中，一階和二階導數是光譜去噪中最常用的方法。然而，傳統的整數階導數無法檢測到可能包含目標變量有用信息的逐漸傾斜或不同曲率，高頻噪聲也會隨著導數階數的增加降低頻譜信噪比。分數階導數(FOD)算法介于傳統的整數階導數和零階導數和二階導數之間。與整階導數相比，分數階微分在信號處理領域都越來越有吸引力。

迭代離散小波變換是對信號時頻域的多分辨率進行分析，分數階傅里葉變換是對傳統快速傅里葉變換的推廣，使得Chirp信號和噪聲能更好地分離。分數階迭代離散小波變換結合了二者的特點，將多分辨率分析推廣到時域－廣義頻域，成為一種新的時頻域分析方法。與迭代離散小波變換相比，分數階小波變換最大的優點就是增加一個可變的階次p，能更加靈活地調節小波系數。

傳統譜線去噪方法的小波系數與真實小波系數之間存在恒定偏差，導致小波系數重構精度降低，使得去噪效果差。分數階導數會在很小的時間間隔內發生變化，以確保信噪比變化緩慢，并允許檢測到某些光譜信號的更多特征，提取更多的細節，且易于實現。因此，在去噪中使用合適的FOD而不是傳統的整數階導數是至關重要的。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：現有的光譜信號去噪方法去噪效果差，小波系數重構精度低。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于分數階迭代離散小波變換的譜線去噪方法。

本發明是這樣實現的，一種基于分數階迭代離散小波變換的譜線去噪方法，所述基于分數階迭代離散小波變換的譜線去噪方法包括：

首先，對待測樣品的原始檢測譜線信號進行G-L分數階處理，將信號轉為v階分數階微分形式；

其次，采用迭代法搜索得到最優分數階；對信號的最優分數階進行傅里葉變換；

然后，進行迭代離散小波分解、重構得到最佳小波變換系數；通過改進的閾值函數對最佳小波變換系數進行修正，

最后，對修正后的小波變換系數進行小波重構得到重構估計信號；對變換后的信號進行-p階分數階傅里葉變換得到去噪后的輸出信號。

進一步，所述基于分數階迭代離散小波變換的譜線去噪方法包括以下步驟：

步驟一，獲取待測樣品的原始譜線信號，對獲取的原始譜線信號進行v階G-L分數階處理；采用迭代法確定譜線信號的最優分數階；將原始譜線信號映射到最優分數階小波時頻域，再進行分數階傅里葉變換后得到變換后的信號；

步驟二，利用小波基對變換后的信號進行多層離散小波分解，得到多層離散小波分解層；根據所述離散小波分解層進行離散小波重構，得到每一層離散小波分解層對應的一次低頻逼近系數；