[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

说明书

本发明属于声学计量领域，涉及超声场测量数据处理设计，尤其是一种基于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。

技术领域

本发明属于声学计量领域，涉及超声场测量数据处理设计，尤其是一种基于ESMD与粗糙度惩罚平滑技术的水听器信号去噪方法。

背景技术

随着超声技术的快速发展，近些年超声在医学领域的应用也越来越广泛。超声在医学中的应用主要是集中在超声诊断与超声治疗两个方面，两者所使用的超声频率也不相同。超声诊断采用的是较高频率的超声波，可以提高对组织的分辨率，获得更加清晰的声像图；而超声治疗采用的是较低频率的超声波，可以增大对组织的穿透率，达到更好的治疗效果。所以在使用前需要对医用超声医疗设备的声场参数进行准确测量，保证设备的超声频率等参数处在一个对人体安全的范围内。

目前在医用超声设备的测量中，水听器法是一个常用的测量方法。通过搭建的三轴运动平台来控制水听器在水下进行扫描运动并实时采集超声信号，然后在上位机中进行数据处理得到超声声场的各个参数。但是在水听器采集信号时会受到一些噪声的干扰，比如环境中声音的干扰以及水听器运动过程中产生的震动等。这些噪声的出现会影响水听器采集信号的准确性，进而影响最终的测量结果。因此需要对水听器采集到的信号进行去噪处理，提高声场参数测量的准确性。

发明内容

本发明的目的在于针对水听器法测量超声声场参数的过程中产生的噪音问题，提供一种基于ESMD与粗糙度惩罚平滑技术的水听器信号去噪方法，以得到更为准确的信号数据。

本发明采取的技术方案是：

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。

进一步的，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