[发明专利]一种基于变分模态分解的磁共振测深信号噪声滤除方法

权利要求书

1.一种基于变分模态分解的磁共振测深信号噪声滤除方法，其特征在于，该方法如下步骤：

步骤1：对磁共振测深探水仪采集到的一组观测MRS信号X(t)，利用带通滤波的方式对其进行预处理，得到目标频带范围内含噪MRS信号x(t)；

步骤2：对预处理后的含噪MRS信号x(t)进行傅里叶变换，得到其频谱，确定信号中含有的工频谐波干扰和某一单频干扰f₁、f₂……f_N；

步骤3：根据VMD分解中根据步骤2中确定的工频谐波干扰和单频干扰的数量N，对x(t)采用三次 VMD分解的方式，获得有效的信噪分离结果；

步骤3包括：

步骤31：对x(t)进行第一次VMD算法，令K₁＝3，去除含噪MRS信号中的随机白噪声，并对分解后得到的模态，进行频谱分析，根据每个模态的频谱来判断各模态中的成分；

步骤32：根据步骤31选取同时含有MRS信号和工频的模态作为第二次VMD算法的输入，根据该模态中工频谐波干扰和单频干扰的数量N，取K₂＝N，并对分解后得到的模态，进行频谱分析，根据每个模态的频谱来判断各模态中的成分；

步骤33：根据步骤32选取只含有MRS信号和距离其最近工频的模态作为第三次VMD算法的输入，取K₃＝2，经分解后得到最终去噪后的目标MRS信号s(t)。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，对含噪MRS信号进行VMD分解，具体步骤为：

步骤3a：选取变分模态分量个数K值与惩罚因子α的值；

步骤3b：初始化其中指初始循环中第k个模态函数；指的初始循环中对应的根据功率谱中心估计的中心频率，指的是初始循环中的对应的拉格朗日算子；

步骤3c：令迭代次数n＝n+1，执行整个循环；

步骤3d：执行内层循环，根据式(1)、(2)更新u_k和ω_k；

其中，为含噪MRS信号x(t)的傅里叶变换；是第n+1次循环中第k个模态函数，是第n+1次循环中u_k对应的根据功率谱中心估计的中心频率；

步骤3e：令k＝k+1，重复步骤3d直到k＝K，结束内层循环；

步骤3f：执行外层循环，根据式(3)更新λ；

其中,τ为拉格朗日乘法算子λ(t)的更新步长参数；

步骤3g：重复步骤3c至步骤3f，直到满足迭代停止条件如式(4)所示，结束整个循环，输出结果，得到K个变分模态分量；

其中,ε为求解精度。