[发明专利]一种基于时域建模与频域对称的磁共振信号消噪方法

说明书

本发明属于核磁共振数据处理领域，具体地来讲为一种基于时域建模与频域对称的磁共振信号消噪方法,首先，根据工频噪声持续时间长，是一系列固定在电力线基频整数倍处的正弦波的特点，对噪声建模，并利用多通道仪器采集核磁共振信号和噪声数据，将参考通道中的工频噪声转换为主通道中的工频噪声，避免了在消除拉莫尔频率附近工频噪声时产生信号失真。随后，利用核磁共振信号和噪声成分经过傅里叶变换后在频域呈现的不同对称性，进一步消除残余工频噪声和高斯白噪声。本方法的噪声消除效果具有确定性，能够显著增强信噪比，并提高后续反演解释得到水文地质参数的准确性。

技术领域

本发明属于核磁共振数据处理领域，具体地来讲为一种基于时域建模与频域对称的磁共振信号消噪方法。

背景技术

自80年代末期开始，核磁共振地下水探测方法(Magnetic Resonance Sounding，MRS)逐渐发展成为最具竞争力的地球物理方法之一。其特点是在不破坏地表的前提下，就可以直接确定含水量和含水层深度等信息。但是，磁共振方法探测到的地下水信号非常微弱，量级通常只有几百nV，因此需要仪器具有极高的灵敏度，导致仪器在探测过程中容易受到来自外界环境的噪声干扰。常见噪声干扰来源主要有由雷电等自然干扰源产生的尖峰噪声，由电力线等人工装置产生的工频噪声和由仪器电路等产生的随机噪声。为了准确提取核磁共振信号，提高后期反演解释结果的精确性，必须采用合理有效的数据处理方法消除原采集数据中的噪声。

专利CN104777442B公开了“一种核磁共振测深FID信号噪声抑制方法”，对磁共振测深系统检测到的信号进行频谱分析，利用归一化正交检测技术将检测到的信号分解为同向分量X、正交分量Y，并进行硬件滤波处理得到低频的FID信号；对采集数据采用非线性能量算子算法分别剔除FID信号中X、Y分量的尖峰噪声；基于主成分分析方法对X、Y分量分别进行初步的信噪分离；基于经验模态分解方法对PCA处理后的X、Y分量进一步分解提取信号趋势项；对EMD处理后的X、Y分量分别叠加求平均后获得e指数曲线。该方法摒弃了传统滤波手段容易对信号成分造成损失等问题，实现了对核磁共振测深FID信号中包含各种复杂噪声的有效抑制，但是计算过程复杂，数据计算量大，工作时间长，效率较低。

专利CN107045149B公开了“一种基于双奇异值分解的全波核磁共振信号噪声滤除方法”，利用地面核磁共振地下水探测仪器采集一组观测MRS含噪数据；对数据进行以拉莫尔频率为中心的带阻滤波，实现初步信噪分离；进行两次奇异值分解，用观测MRS含噪数据减去重构出的噪声数据，获得想要提取的MRS信号。该方法针对单通道采集的全波MRS数据，可以去除工频谐波干扰和随机噪声的影响，提高信噪比。但是与最优降噪效果对应的奇异值数目，往往只能依赖经验选取，使消噪效果出现不确定性。

蒋川东在Near Surface Geophysics[2011,9(5),459-468]上发表的论文“Statistical stacking and adaptive notch filter to remove high-levelelectromagnetic noise from MRS measurements”中对所有单次采集的信号进行叠加处理，并采用自适应陷波器消除工频谐波噪声。但是当噪声来源复杂多变时，消噪效率会降低，且在拉莫尔频率附近出现失真的现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于时域建模与频域对称的磁共振信号消噪方法，解决消噪效率低，信号失真的问题。

本发明是这样实现的，

一种基于时域建模与频域对称的磁共振信号消噪方法，该方法包括：