[发明专利]一种相位敏感OTDR信号的降噪方法

权利要求书

1.一种相位敏感OTDR信号的降噪方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)重复“正循环平移-快速离散曲波变换-阈值处理-快速离散曲波逆变换-逆循环平移”的过程，具体公式如下：

其中，为降噪处理后的传感曲线矩阵，S为传感曲线矩阵，F_n,n为正循环平移算子，F_-n,-n为逆循环平移算子，I和I^-1分别为快速离散曲波变换算子和快速离散曲波逆变换算子，T为阈值重构算子，n₁和n₂分别为传感曲线矩阵在行和列的方向的平移量，N₁为传感曲线矩阵在行方向的平移范围，N₂为传感曲线矩阵在列方向的平移范围。

2.根据权利要求1所述的相位敏感OTDR信号的降噪方法，其特征在于，所述相位敏感OTDR信号的降噪方法，包括具体步骤如下：

1.1)对相位敏感OTDR信号曲线进行多次采集并叠加，将叠加后的传感曲线表示为M×N的传感曲线矩阵；

1.2)对传感曲线矩阵进行正循环平移；

1.3)对正循环平移后的传感曲线矩阵采用快速离散曲波变换进行尺度分解，得到曲波系数矩阵C(j,l,k)；其中，j为分解的尺度参数，l为每一尺度参数对应的方向参数，k为每一方向参数对应的位置参数；

1.4)对不同尺度层对应的曲波变换系数进行阈值处理，抑制背景噪声：

其中，C^r(j,l,k)为阈值处理后的曲波系数矩阵，T为阈值重构算子；

1.5)对阈值处理后的曲波系数矩阵进行快速离散曲波逆变换和逆循环平移；

1.6)重复步骤1.2)-1.5)，得到降噪处理后的传感曲线矩阵。

3.根据权利要求2所述的相位敏感OTDR信号的降噪方法，其特征在于，所述步骤1.3)中，采用快速离散曲波变换进行尺度分解，得到曲波系数矩阵C(j,l,k)的具体方法为：利用matlab现有的curvelet工具箱对传感曲线矩阵进行快速离散曲波变换得到曲波系数矩阵C(j,l,k)；快速离散曲波逆变换的实现方法为，利用matlab现有的curvelet工具箱实现。

4.根据权利要求2所述的相位敏感OTDR信号的降噪方法，其特征在于，所述步骤1.3)中，尺度分解的层数：

[J]＝log₂(M,N)-3

其中，[J]表示J的整数部分；第一层为Coarse尺度层，是由低频系数组成的矩阵；最外层为Fine尺度层，是由高频系数组成的矩阵；中间层为Detail尺度层，是由中高频系数组成的矩阵。

5.根据权利要求4所述的相位敏感OTDR信号的降噪方法，其特征在于，所述步骤1.4)中，所述阈值重构算子采用蒙特卡洛阈值法计算得到：

T＝k·e_j·e

其中，ej为对均值为0，方差为1的高斯白噪声进行快速离散曲波变换后，进行蒙特卡洛测试得到的系数标准差；e为相位敏感OTDR信号中的噪声标准差；

j＝1,2,3…[J]；Lj为尺度层的方向数。

6.根据权利要求1所述的相位敏感OTDR信号的降噪方法，其特征在于，所述步骤1)之后还包括对降噪结果进行差分处理的步骤：

其中，x(n)表示降噪后的相位敏感OTDR曲线，y(n)表示差分处理后的相位敏感OTDR曲线，N表示相位敏感OTDR曲线的总数。

7.根据权利要求2所述的相位敏感OTDR信号的降噪方法，其特征在于，所述步骤1.1)中对相位敏感OTDR信号曲线进行采集并叠加的次数为100次～1000次。