[发明专利]一种基于ESMD与粗糙度惩罚平滑技术的水听器信号去噪方法

权利要求书

1.一种基于ESMD与粗糙度惩罚平滑技术的水听器信号去噪方法，包括待检设备、示波器和上位机，其特征在于：包括以下步骤：

S1、水听器采集到医用超声设备发出的声信号并通过示波器上传至上位机中进行信号的下一步处理；

S2、利用ESMD方法将采集到的含有噪音的信号分解成一系列的IMF分量；

S3、将各个分解得到的IMF分量与原含噪信号进行线性相关分析，分为相关性低的IMF分量与相关性高的IMF分量；

S4、通过粗糙度惩罚技术对相关性高的IMF分量做进一步的数据处理；

S5、将处理后的新的IMF分量进行重构，获得新的去噪信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于ESMD与粗糙度惩罚平滑技术的水听器信号去噪方法，其特征在于：所述步骤2中包括，

S21:找到水听器接受到的含噪信号x(t)的全部极值点，包括所有极大值点和极小值点，并记作S(t)(1≤t≤n)；

S22:然后用线段连接所有相邻的S(t)，并将中点标记为F(t)(1≤t≤n-1)，同时在左右两边各布一个中点F₀和F_n；

S23:利用n+1个中点建立p条内插曲线L₁,...,L_n(p≥1)，并计算其平均值

L^*(t)＝(L₁+...+L_n)/p

S24:将x(t)-L^*(t)序列重复上面的步骤，直到|L^*(t)|≤ε(ε为允许误差)，或者当筛选次数达到预先设定的最大值K，然后计算出第一个IMF分量imf₁；

S25:将残余序列x(t)-imf₁重复上述四个步骤，直到最后残余序列r_n(t)为单一信号，或者仅剩一个极值点，得到其余的IMF分量imf₂,...,imf_n；

S26:然后在一个有限的整数区间[K_min,K_max]中改变最大值K，并重复上述五个步骤；

S27:计算x(t)-r_n(t)的方差值σ²并画出σ/σ₀和K之间的关系图，其中σ₀是含噪信号x(t)的标准差；

S28:在区间[K_min,K_max]中，利用σ/σ₀的最小值得到K₀,在用K₀重复前五个步骤和输出得到的全部模态分量。

3.根据权利要求1所述的一种基于ESMD与粗糙度惩罚平滑技术的水听器信号去噪方法，其特征在于：所述步骤4中将经过分解以后得到的相关性高的IMF分量使用以下公式做进一步的处理；

式中：f_n是第n个原始信号元素值；是对应的降噪值；f^*(x)表示估计函数；惩罚系数λ是由交叉验证决定的。