[发明专利]基于小波变换的布里渊谱去噪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去噪(即去除噪声)方法，特别是涉及一种基于小波变换的布里渊谱去噪方法。

背景技术

布里渊分布式光纤传感技术能够通过分析光纤中布里渊背向散射信号的频移得到光纤沿线的应变和温度信息，但是，由于外界环境及系统部件的影响，测得的布里渊谱往往带有噪声，影响布里渊谱的拟合效果，从而影响光纤应力和温度的检测精度。因此，在对布里渊谱进行拟合之前，需要进行去噪处理。

目前，对布里渊谱进行去噪处理的一种可行的技术方案如下：(1)选择一个小波函数，对布里渊谱进行N层小波分解；(2)采用启发式阈值选择规则(heursure)对每一层高频系数选择合适的阈值；(3)采用软阈值函数(或硬阈值函数)对每一层高频系数进行阈值量化处理；(4)对阂值量化处理后的每一层高频系数和第N层低频系数进行小波逆变换，从而获得去除噪声的布里渊谱。传统小波去噪方法只对小波分解的高频系数进行处理，未对小波分解的低频系数进行处理。当布里渊谱的信噪比较低时，需要较多的小波分解层数，才能获得去噪效果较佳的布里渊谱，但是此举存在计算量较大的缺陷，不符合工程应用中对信号处理的实时性要求；当小波分解的层数较少时，小波分解的低频系数也含有一定的噪声系数，采用传统小波去噪方法就不能较好的去除包含在信号中的噪声。

因此，当布里渊谱的信噪比较低时，对布里渊谱小波分解的低频系数采取何种处理，能够以较少的小波分解层数，获取更高精度的布里渊谱，已经成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于小波变换的布里渊谱去噪方法，当布里渊谱的信噪比较低时，其能够以较少的小波分解层数，获得更高精度的布里渊谱，在有效去除噪声的同时，可以有效地降低计算量。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于小波变换的布里渊谱去噪方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、选择一个具有正交性、对称性、紧支集与急衰性、平滑性的小波函数，对布里渊谱进行N层小波分解，N为正整数；

S2、对每一层高频系数选择阈值；

S3、对每一层高频系数进行阈值量化处理；

S4、采用非线性最小二乘法对第N层低频系数进行洛伦兹型曲线拟合；

S5、对阈值量化处理后的每一层高频系数和拟合处理后的第N层低频系数进行小波逆变换。

优选地，所述步骤S2对每一层高频系数选择阈值采用启发式阈值选择规则选择阈值。

优选地，所述步骤S2对每一层高频系数选择阈值采用史坦的无偏似然估计原理进行自适应阈值选择、极大极小原理选择阈值、固定的阈值形式选择阈值。

优选地，所述步骤S3对每一层高频系数进行阈值量化处理采用软阈值量化形式。

优选地，所述软阈值量化形式对高频系数进行阈值量化处理后的高频系数如下式：

s=sign(x)(|x|-x0)|x|>x0s=0|x|≤x0]]>

其中，x₀为设定的阈值，x为小波变换后的高频系数，s为阈值量化处理后的高频系数，sign为与x符号相同的符号函数。

优选地，所述步骤S3对每一层高频系数进行阈值量化处理采用硬阈值量化形式。

优选地，所述硬阈值量化形式对高频系数进行阈值量化处理后的高频系数如下式：