一種基于修正小波閾值的經驗模態分解去噪方法
【專利摘要】本發明提供了一種基于修正小波閾值的經驗模態分解去噪方法。首先，對原始信號進行經驗模態分解，獲得有限個頻率從高到低的固有模態分量一和一個余項；然后計算每個固有模態分量一的平滑度；然后運用小波閾值方法計算每個固有模態分量一的閾值；根據平滑度和固有模態分量一序列號修正小波方法計算獲得的閾值；使用修正后的閾值對每個固有模態分量一進行軟閾值處理獲得固有模態分量二；最后，重構固有模態分量二獲得去噪后的信號。本發明具有很好的自適應性，通過平滑度指標來修正小波閾值方法計算的閾值，保證平滑度的前提下獲得高信噪比信號，可應用于超聲信號去噪中。
【專利說明】一種基于修正小波閾值的經驗模態分解去噪方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于信號去噪領域，具體涉及一種基于修正小波閾值的經驗模態分解去噪方法。
【背景技術】
[0002]信號在產生和測量過程中不可避免地會引入噪聲。這些噪聲和原始信號相疊加，干擾了對原始信號的后續分析處理。許多學者的研究圍繞著信號展開，并且收到了積極的效果。常用的去噪方法有濾波去噪、傅里葉變換去噪和小波分解去噪法。經驗模態分解(Empirical Mode Decomposition,簡稱EMD)方法是由美國NASA的黃傳博士提出的一種信號分析方法。它依據數據自身的時間尺度特征來進行信號分解，無須預先設定任何基函數。[0003]由于EMD法分解后的各MF分量是按頻率高低排列的，根據這個特點，提出時空濾波分析:若去掉若干個高頻MF分量再以其余分量重構信號，即相當于低通濾波；若去掉若干個低頻MF分量再以其余分量重構信號，即相當于高通濾波；若同時去掉若干個高頻和低頻MF分量再以其余分量重構信號，即為帶通濾波。然而經這種方法的濾波后獲得的信號很容易丟失有用信息，而且哪一層MF包含的信息是有用信息也沒有明確的標準來衡量。為了解決這個問題，北京工業大學的杜修力等人提出一種基于經驗模態分解(EMD)的小波閾值除噪方法。該方法把經EMD獲得的每個IMF仿照小波的方法分別進行閾值的求解及作用，最后把閾值作用后的每個MF進行重構獲得去噪后的信號。安徽工業大學陳衛萍等人在《基于經驗模態分解的小波閾值濾波去噪》中提出將EMD獲得的高頻MF進行小波閾值處理，對低頻MF和趨勢項不做處理，最后將閾值處理過的高頻MF和低頻MF及趨勢項進行重構獲得去噪后的信號。該方法相對杜修力等人的方法在去噪效果上有所提升。但是，由于小波分析和EMD存在著本質的區別，這種直接把小波方法應用在EMD閾值去噪的方法，其去噪效果不穩定，容易丟失有用信號而且去噪后信號的信噪比偏低。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種基于修正小波閾值的經驗模態分解去噪方法，以提高去噪信號的信噪比。
[0005]為了解決以上技術問題，本發明采用的具體技術方案如下:
一種基于修正小波閾值的經驗模態分解去噪方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟一，對原始信號進行經驗模態分解，獲得有限個頻率從高到低的固有模態分量一和一個余項；
步驟二，計算每個固有模態分量一的平滑度P” ；
步驟三，運用小波閾值方法計算每個固有模態分量一的閾值III;
步驟四，根據平滑度|^和固有模態分量一序號I:,修正閾值Λ獲得閾值IHl;
步驟五，用閾值_對每個固有模態分量一進行軟閾值處理，得到固有模態分量二； 步驟六，重構固有模態分量二，獲得去噪后的信號。[0006]所述平滑度的計算方法為:
假設某固有模態分量一為數據長度為N的序列X，X中絕對值最大的元素為m，則
【權利要求】
1.一種基于修正小波閾值的經驗模態分解去噪方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，對原始信號進行經驗模態分解，獲得有限個頻率從高到低的固有模態分量一和一個余項； 步驟二，計算每個固有模態分量一的平滑度; 步驟三，運用小波閾值方法計算每個固有模態分量一的閾值Ill; 步驟四，根據平滑度《F和固有模態分量一序號七,修正閾值IA獲得閾值111; 步驟五，用閾值TM對每個固有模態分量一進行軟閾值處理，得到固有模態分量二 ； 步驟六，重構固有模態分量二，獲得去噪后的信號。
2.根據權利要求書I所述的一種基于修正小波閾值的經驗模態分解去噪方法，其特征在于所述平滑度的計算方法為 假設某固有模態分量一為數據長度為N的序列X，X中絕對值最大的元素為m，則
3.根據權利要求書I所述的一種基于修正小波閾值的經驗模態分解去噪方法，其特征在于:所述閾值的計算方法為 假設某固有模態分量一為數據長度為N的序列X，則
4.根據權利要求書I所述的一種基于修正小波閾值的經驗模態分解去噪方法，其特征在于:所述閾值的修正方法為
5.根據權利要求書I所述的一種基于修正小波閾值的經驗模態分解去噪方法，其特征在于所述軟閾值處理的具體方法如下:
【文檔編號】G06F19/00GK103870694SQ201410099495
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月18日 優先權日:2014年3月18日
【發明者】李伯全, 賀鵬飛, 張西良 申請人:江蘇大學