[发明专利]一种基于小波变换的昆虫刺吸电位（EPG）信号去噪方法

说明书

本发明公开了一种基于小波变换的昆虫刺吸电位(EPG)信号去噪方法，所述方法包括首先对EPG信号进行小波6层分解；然后对小波分解的第1层高频系数和第6层低频系数置零，对小波分解第2～5层的高频系数进行改进阈值量化；最后用小波系数对信号进行重构，得到去噪后的信号。本发明能有效地去除EPG信号中的工频干扰、基线漂移、放大电路内部噪声和昆虫运动伪迹干扰，为后续分析识别提供了保证。

技术领域

本发明涉及生物信号处理技术，是一种采用小波变换来去除昆虫刺吸电位(EPG)信号噪声的方法。

背景技术

刺吸电位技术(Electrical Penetration Graph，EPG)是研究刺吸式昆虫在寄主植物上刺探和取食行为的一种电生理学技术，是研究刺吸式昆虫取食和传播植物病毒的重要实验方法。作为昆虫刺探行为、唾液分泌、取食等生理过程最直观的体现，EPG信号具有幅度小、频率低、噪声强、非线性和非平稳等特点。EPG信号是一种微弱生理电信号，在采集和记录过程中，主要的干扰来源于EPG仪器和昆虫，分别表现为工频干扰、基线漂移、放大电路内部噪声以及昆虫的运动伪迹干扰等等。为了能准确地检测和识别EPG波形，在分析前必须剔除这些干扰因素。

小波变换是目前研究生物电信号去噪中广泛使用的一种方法，它在心电、脑电、肌电等生物信号的去噪中已做了大量的研究工作，然而对于EPG信号的去噪却从未开展相关研究。本发明首次提出了利用小波变换去除EPG信号噪声的方法。

发明内容

本发明针对目前EPG信号去噪的研究空白，提供了一种基于小波变换的EPG信号去噪方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于小波变换的昆虫刺吸电位(EPG)信号去噪方法，包括以下步骤：

(1)对EPG信号进行小波分解；

(2)对小波分解的个别层高频系数和低频系数进行处理，去除工频干扰和基线漂移；

(3)对小波分解的个别层高频系数进行阈值量化处理，去除放大电路内部噪声和昆虫运动伪迹干扰(可视为白噪声)；

(4)用处理之后的小波系数对信号进行重构，得到去噪后的信号。

前述的步骤(1)中，EPG信号的小波分解采用coif4小波基函数，6层分解。

前述的步骤(2)中，把小波分解的第1层的高频系数置零，去掉工频干扰；把第6层的低频系数置零，去掉基线漂移。

前述的步骤(3)中，对小波分解第2～5层的高频系数，先在Stein无偏风险估计准则下获得阈值，再利用改进阈值量化方法对这几层的系数进行阈值量化，去除白噪声。

改进阈值的量化公式为

其中为阈值处理后的小波系数，ω为小波系数，λ为阈值，I(·)是单位函数，sgn(·)是符号函数，α为调节参数。当α→0为软阈值函数，当α→∞时为硬阈值函数，根据不同的去噪目的调节α值，可得到最佳去噪效果。

本发明方法有效地去除了EPG信号中的工频干扰、基线漂移、放大电路内部噪声以及昆虫伪迹干扰等噪声，为后续的信号特征提取、分类识别提供了良好保证。

附图说明

图1是本发明一个实施例的蚜虫EPG信号小波分解的各层频带范围；

图2是本发明一个实施例的蚜虫EPG信号中np波去除工频干扰；

图3是本发明一个实施例的蚜虫EPG信号中E1波去除基线漂移；

图4是本发明一个实施例的蚜虫EPG信号中E2波去除白噪声。

具体实施方式