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引入双曲正切阈值函数的平稳小波变换心电信号去噪方法

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计算机科学 2024年

作者：王海勇丁顾霏南京邮电大学计算机学院哈尔滨工程大学智能海洋航行器技术全国重点实验室

在心电信号的采集过程中，存在着各种噪声充斥在心电信号中，这会使心电信号变得难以识别，从而影响医务人员的诊断。对心电信号进行去噪处理是心电信号研究的重要环节，文章基于平稳小波变换的技术，针对平稳小波去噪过程中硬阈值、软... 详细信息

在心电信号的采集过程中，存在着各种噪声充斥在心电信号中，这会使心电信号变得难以识别，从而影响医务人员的诊断。对心电信号进行去噪处理是心电信号研究的重要环节，文章基于平稳小波变换的技术，针对平稳小波去噪过程中硬阈值、软阈值的缺陷，提出一种可变参数下的双曲正切函数（SWTaVHT）来对心电信号进行去噪，同时为了防止在去噪过程中丢失一些高频信息段，引入利用R峰位置信息辅助的修正方法，以更好地保留有用的信号特征。为了评估SWTaVHT的有效性，在公开数据库MIT-BIH上进行实验，与现有的方法进行比较研究。实验结果表明，去噪之后的信噪比（SNR）、均方根误差（RMSE）和均方根差百分比（PRD）和现有方法相比均更优。SWTaVHT在不改变原始信号振幅的情况下，对心电信号数据进行去噪处理，其效果优于现有方法。

关键词：心电信号阈值函数平稳小波变换 R峰校正降噪

应用平稳小波变换与深度残差网络压制地震随机噪声

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石油地球物理勘探 2022年第1期57卷 43-51,I0002页

作者：武国宁于萌萌王君仙刘国昌中国石油大学(北京)理学院北京102249 油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)理学院数学系北京102249

常规去噪方法众多,但每种方法都受某种假设或条件限制。另外,常规去噪方法中一些优化问题具有多个局部极值,导致算法可能收敛到局部最优解而非全局最优解。为此,提出了一种基于平稳小波变换与深度残差网络的地震随机噪声压制方法。采用... 详细信息

常规去噪方法众多,但每种方法都受某种假设或条件限制。另外,常规去噪方法中一些优化问题具有多个局部极值,导致算法可能收敛到局部最优解而非全局最优解。为此,提出了一种基于平稳小波变换与深度残差网络的地震随机噪声压制方法。采用残差网络(ResNet)的拓扑结构,结合平稳小波变换压制地震数据噪声。残差模块有效避免了网络过深引起的梯度消失或计算消耗但损失函数趋于饱和的问题。另外,小波变换是一种高效的特征提取方法,可获得信号低频和不同方向高频特征信息,分区域学习信号或噪声的特征。首先,对Train400数据集中的每幅图片旋转不同角度以增加训练集数据量,经过旋转变换后加入高斯噪声。然后,对每幅图片进行1级平稳Haar小波分解,得到训练数据集;通过训练提取信号中噪声的小波变换高、低频信息,在此基础上通过直连通道,从含噪数据的小波分解中减去学习到的噪声的小波分解,得到去噪信号的小波分解。最后,通过逆平稳小波变换得到去噪信号。合成信号和实际地震数据去噪试验表明,所提方法能较好地压制地震随机噪声,去噪信号的信噪比、峰值信噪比均较高。

关键词：随机噪声噪声压制平稳小波变换深度残差网络信噪比

基于PADC-PCNN与平稳小波变换多焦距绿色植株图像融合算法

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智慧农业(中英文) 2023年第3期5卷 121-131页

作者：李嘉豪瞿宏俊高名喆仝德之郭亚江南大学物联网工程学院“轻工过程先进控制”教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学物后勤管理处环境中心江苏无锡214122 绿视芯科技(无锡)有限公司江苏无锡214000

[目的/意义]构建绿色植株三维点云模型需大量清晰图像,受镜头景深限制,在采集大纵深植株图像时图像会部分失焦,导致出现边缘模糊、纹理细节丢失等问题,现有的处理算法难以兼顾处理质量和处理速度。本研究目的是提出一种新型算法,提高融... 详细信息

[目的/意义]构建绿色植株三维点云模型需大量清晰图像,受镜头景深限制,在采集大纵深植株图像时图像会部分失焦,导致出现边缘模糊、纹理细节丢失等问题,现有的处理算法难以兼顾处理质量和处理速度。本研究目的是提出一种新型算法,提高融合图像质量问题的同时兼顾处理速度。[方法]提出了一种基于非下采样剪切波变换(Non-Subsampled Shearlet Transform,NSST)的参数自适应双通道脉冲耦合神经网络(Parameter Adaptation Dual Channel Pulse Coupled Neural Network,PADC-PCNN)与平稳小波变换(Stationary Wavelet Transform,SWT)的植株图像融合方法。首先对植株的RGB图像进行通道分离,针对含纹理细节等特征较多的G通道进行NSST分解,低频子带使用梯度能量融合规则,高频子带使用PADC-PCNN融合规则;对轮廓信息和背景信息多的R、B通道,采用速度快且具备平移不变性的平稳小波变换,用以抑制伪Gibbs效应。自建了480幅图像共8组数据,以光照环境、距离和植株颜色为变量,同时采集不同焦距图像验证算法性能。[结果和讨论]基于PADCPCNN-SWT算法与常用的快速导向滤波算法(Fast Guided Filter,FGF)、随机游走算法(Random Walk,RW)、非下采样剪切波变换的脉冲耦合神经网络算法(Nonsubsampled Shearlet Transform based Pulse-Coupled Neural Network,NSST-PCNN)、平稳小波变换算法(Stationary Wavelet Transform,SWT)和非下采样剪切波变换的参数自适应双通道脉冲耦合神经网络(Nonsubsampled Shearlet Transform based Parameter-Adaptive Dual-Channel Pulse-Coupled Neural Network,NSST-PADC)等五种算法相比,在清晰度上比前四种算法分别提高了5.6%、8.1%、6.1%和17.6%,在空间频率上比前四种算法分别提高了2.9%、4.8%、7.1%和15.9%,而相较于融合效果最好的NSSTPADC算法在处理速度方面平均提升200.0%,同时调焦范围约6 mm。[结论]本研究提出的基于PADC-PCNNSWT多焦距图像融合算法实现了在保障融合质量的同时,提高了融合图像的效率,为搭建绿色植株三维点云模型提供高质量数据的同时节省了时间。

关键词：多焦距图像融合平稳小波变换参数自适应脉冲耦合神经网络

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平稳小波变换和新阈值函数用于心电信号去噪

北京邮电大学学报 2017年第1期40卷 28-31页

作者：张金玲郑鑫北京邮电大学电子工程学院北京100876

心电信号采集过程中容易受到基线漂移、工频和肌电等噪声的干扰.为了提高心电信号的信噪比,结合平稳小波变换,在使用小波阈值去噪法去燥过程中,提出一种有别于常用软硬阈值函数的新的阈值函数.通过分析实测数据验证新阈值函数,结果表明... 详细信息

心电信号采集过程中容易受到基线漂移、工频和肌电等噪声的干扰.为了提高心电信号的信噪比,结合平稳小波变换,在使用小波阈值去噪法去燥过程中,提出一种有别于常用软硬阈值函数的新的阈值函数.通过分析实测数据验证新阈值函数,结果表明,该方法更加有效地抑制了心电信号中混入的基线漂移、工频和肌电噪声,且较好地保留了原始心电信号的特征.

关键词：心电信号平稳小波变换阈值函数去噪

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改进的基于平稳小波变换的散斑去噪方法

国外电子测量技术 2023年第7期42卷 16-21页

作者：刘益菲刘吉武锦辉刘贵香牛天利于丽霞中北大学信息与通信工程学院太原030051

针对剪切散斑干涉相位条纹图去噪过程中存在的噪声残留和边缘模糊问题,提出一种将正余弦分解和平稳小波变换相结合的散斑去噪方法,使用平稳小波变换对图像的正余弦分量进行小波分解,利用改进的小波阈值函数和阈值选取规则对分解后的高... 详细信息

针对剪切散斑干涉相位条纹图去噪过程中存在的噪声残留和边缘模糊问题,提出一种将正余弦分解和平稳小波变换相结合的散斑去噪方法,使用平稳小波变换对图像的正余弦分量进行小波分解,利用改进的小波阈值函数和阈值选取规则对分解后的高频图像进行处理,最后进行小波重构和反正切运算得到去噪后的相位条纹图。通过实验对各方法去噪后的效果进行分析,该方法能够保留边缘信息,改善相位图的质量,对比现有传统算法均方差分别降低了0.05、0.03,信噪比分别提高了3.1、1.1 dB。

关键词：正余弦分解平稳小波变换阈值函数散斑干涉散斑去噪

基于Spc-Shrink平稳小波变换的GIS局部放电降噪方法

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电子测量技术 2022年第17期45卷 159-166页

作者：徐肃张彦军徐贵郝文海侯杰王飞内蒙古电力(集团)有限责任公司包头供电分公司包头014000

气体绝缘金属封闭开关设备进行局部放电检测时易受到白噪声的影响。为了有效滤除局部放电信号中的白噪声干扰,提出了一种基于新型噪声阈值规则的平稳小波降噪方法。该方法利用统计过程控制理论确定了小波系数的初始上限和下限,并根据每... 详细信息

气体绝缘金属封闭开关设备进行局部放电检测时易受到白噪声的影响。为了有效滤除局部放电信号中的白噪声干扰,提出了一种基于新型噪声阈值规则的平稳小波降噪方法。该方法利用统计过程控制理论确定了小波系数的初始上限和下限,并根据每层小波系数的统计特征迭代更新上限与下限,通过该上、下限求出信号的噪声阈值水平,从而对局部放电信号的进行自适应降噪。所使用的平稳小波变换摒弃了传统小波的下采样步骤,对局部放电信号的表征更为完整。本文对三种5 dB染噪局部放电信号进行噪声抑制,降噪后信噪比达到19.1433 dB,均方根误差维持在0.03以内。而处理实验室平台下采集的染噪局部放电信号,信号抑制比为17.1769。本文所提算法能较好抑制局部放电信号中的噪声,去噪后的波形特征明显,失真程度低。

关键词：局部放电平稳小波变换统计过程控制噪声抑制

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平稳小波变换在膈肌肌电降噪中的应用

数据采集与处理 2013年第5期28卷 546-552页

作者：杨智罗国袁芳芳中山大学信息科学与技术学院广州510006

为了去除膈肌肌电中的心电干扰,提出了一种基于平稳小波变换的"逆向"硬阈值的降噪方法。首先,对临床的膈肌肌电信号进行平稳小波变换,根据小波系数检测QRS并确定心电干扰范围;其次,逐层估计心电周期范围的小波系数均方差,并且通过均方... 详细信息

为了去除膈肌肌电中的心电干扰,提出了一种基于平稳小波变换的"逆向"硬阈值的降噪方法。首先,对临床的膈肌肌电信号进行平稳小波变换,根据小波系数检测QRS并确定心电干扰范围;其次,逐层估计心电周期范围的小波系数均方差,并且通过均方差计算各个心电干扰的阈值;最后,对各层心电干扰范围小波系数进行"逆向"硬阈值处理,并进行小波逆变换得到降噪后的信号。实验结果表明,该方法能够有效地去除膈肌肌电信号中的心电干扰,并且能够较好地保留膈肌肌电信号的信号特征。

关键词：膈肌肌电信号心电干扰平稳小波变换 "逆向"硬阈值

平稳小波变换在冬小麦SPAD高光谱监测中的应用

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应用生态学报 2015年第7期26卷 2139-2145页

作者：姚付启蔡焕杰孙金伟乔伟长江科学院农业水利研究所武汉430010 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 长江科学院水土保持研究所武汉430010

在2010与2011年度冬小麦生长季通过大田小区试验,利用ASD便携式野外光谱仪和SPAD-502叶绿素计实测冬小麦冠层的高光谱反射率与SPAD值.分析不同SPAD值下的冬小麦冠层光谱特征,建立了基于归一化植被指数(NDVI)与比值植被指数(RVI)、小波... 详细信息

在2010与2011年度冬小麦生长季通过大田小区试验,利用ASD便携式野外光谱仪和SPAD-502叶绿素计实测冬小麦冠层的高光谱反射率与SPAD值.分析不同SPAD值下的冬小麦冠层光谱特征,建立了基于归一化植被指数(NDVI)与比值植被指数(RVI)、小波能量系数的不同生育期冬小麦SPAD估算模型.结果表明:随着SPAD值的增大,"绿峰"与"红谷"特征愈加明显.在冬小麦返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期NDVI估算SPAD的效果较好,估算模型的R2分别为0.7957、0.8096、0.7557、0.5033.小波能量系数回归模型可以提高冬小麦SPAD的估算精度,在返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期以高频、低频小波能量系数为自变量的冬小麦SPAD估算模型的R2分别达到0.9168、0.9154、0.8802、0.9087.

关键词：冬小麦叶绿素含量高光谱遥感平稳小波变换估算模型

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平稳小波变换在仿射不变性目标识别中的应用

计算机工程与应用 2007年第21期43卷 239-241页

作者：王凤国冯象初张小波西安电子科技大学理学院数学系西安710071

寻找相对于平移、尺度、旋转、扭曲不变的仿射不变量是现今多尺度分析在模式识别中应用的关键性问题。以文献[4]定义的仿射不变量为基础,构造了基于平稳小波变换的仿射不变量。通过分析,指出原文中所给绝对仿射不变量存在的缺陷,定义了... 详细信息

寻找相对于平移、尺度、旋转、扭曲不变的仿射不变量是现今多尺度分析在模式识别中应用的关键性问题。以文献[4]定义的仿射不变量为基础,构造了基于平稳小波变换的仿射不变量。通过分析,指出原文中所给绝对仿射不变量存在的缺陷,定义了一种新的绝对仿射不变量。试验结果和分析表明,构造的仿射不变量可以更好地用于目标物体识别。

关键词：平稳小波变换仿射变换仿射不变量