压缩小波变换和非线性阈值技术压制磁共振尖峰噪声方法研究

作     者：林婷婷 杜文元 徐洋 龙云 林君 

作者机构：吉林大学仪器科学与电气工程学院/地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130026 

出 版 物：《地球物理学报》 (Chinese Journal of Geophysics)

年 卷 期：2017年第60卷第7期

页      面：2858-2868页

核心收录：

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家重大科学仪器设备研发专项(2011YQ030113) 国家自然科学基金(41374075 41404097) 吉林省领军人才及重点攻关项目(20150519008JH 2014020422GX 20150520071JH) 吉林省科技厅国际合作项目(20160414002GH)共同资助 

主　　题：地面磁共振 尖峰噪声 压缩小波变换 非线性阈值处理 

摘      要：地面磁共振是一种新的地球物理探测方法,能够通过探测地下水中氢质子丰度获取地下水含量、孔隙度等水文地质信息.然而,磁共振信号甚为微弱,仅达到纳伏级(10^(-9)V),极易受到噪声干扰.其中,尖峰噪声对磁共振信号影响最为严重,亟待研究有效的噪声抑制方法.小波多尺度分解硬阈值是近两年国际磁共振领域专家提出的尖峰噪声有效消除方法,但硬阈值算法设定阈值的固有缺陷会引发信号震荡,出现伪吉布斯效应,导致信号损失.基于此,本文提出压缩小波变换(Synchrosqueezing Wavelet Transform,SWT)和非线性國值处理(Nonlinear Thresholding,NT)算法联合消除磁共振信号尖峰噪声干扰.首先选择Morlet小波作为基小波,使得信号与噪声数据具有更高的时频集中性,利于尖峰噪声消除.其次,基于压缩小波系数进行非线性处理,可以弥补利用硬阈值和软阈值进行噪声消除时所引起的信号损失.仿真数据和实际数据结果表明,SWT联合NT方法可以利用单次采集数据有效消除尖峰噪声干扰并还原信号.本文提出的消噪方法将为磁共振数据后续反演解释,如多指数弛豫反演,奠定坚实的基础.