[发明专利]基于多路径匹配追踪算法改进的高频超声去噪方法及系统

权利要求书

1.一种基于多路径匹配追踪算法改进的高频超声去噪方法，其特征在于，包括：

S1：获取待测样品的高频超声检测信号；

S2：根据所述高频超声检测信号构建离散过完备字典，并对所述离散过完备字典进行训练；

S3：利用训练好的字典，通过多路径匹配追踪算法重构所述高频超声检测信号并得到全局最优原子；

S4：对所述全局最优原子进行插值，构建连续原子库；

S5：在所述连续原子库中根据全局最优原子的参数，重构高频超声检测信号，完成信号去噪；

所述步骤S2中根据所述高频超声检测信号构建离散过完备字典的方法为：

根据所述高频超声检测信号选择迭代参数，构建离散过完备字典；所述迭代参数包括字典矩阵D∈R^M×N，系数矩阵α∈R^k×M，索引集ω_m，残差E_m；

所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31：给定字典D、待处理信号y和稀疏度k，初始化稀疏系数α₀＝0，残差r₀＝y，重构原子集Ω₀＝φ，索引集ω₀＝φ；

S32：对于第t次迭代，计算残差r_t-1和字典矩阵D中的所有原子做内积，找出内积最大的G个对应的原子以及对应的索引，且根据每次迭代只保留n条路径，根据当前最优原子与残差的内积设置阈值，将入选原子与信号的内积小于阈值的剔除；

S33：更新索引集ω_t和对应的重构原子集Ω_t：

ω_t＝[ω_t-1，λ_t]，

S34：计算待处理信号y相对应重构原子集Ω_t的稀疏系数α_t；

S35：判断是否达到迭代终止条件，若达到迭代终止条件，则迭代终止并利用所述索引集ω_t还原稀疏系数α；若未达到迭代终止条件，则令t＝t+1，直至迭代结束；

S36：在所有路径中选择残差最小的进行输出，得到全局最优原子；

所述步骤S4具体包括以下步骤：

在所述全局最优原子频率附近利用极坐标插值，构建连续原子库，具体表示如下：

起点原子初始原子d(f_b)＝d(f_n)，终点原子

d(f_a)＝c(f_n)+rcos(θ)u(f_n)-rsin(θ)v(f_n)

d(f_b)＝c(f_n)+rcos(θ)u(f_n)

d(f_c)＝c(f_n)+rcos(θ)u(f_n)+rsin(θ)v(f_n)

其中，α表示构建连续原子库的大小，即在范围为Δ的区域内构建原子库，f表示频率，d(f_n)表示从离散字典中选择的全局最优原子，c(f_n)表示所述d(f_a)，d(f_b)，d(f_c)构成连续原子库的圆心，u(f_n)表示由圆心指向初始原子d(f_b)的单位向量，v(f_n)表示在圆弧平面上垂直于u(f_n)的单位向量，r表示圆的半径，θ表示起点原子和初始原子之间的夹角；

所述步骤S5具体包括以下步骤：

S51：根据所述原子库，则任意一个原子表示为：

S52：将原子幅值考虑在内，则任意一个原子表示为：

其中，a表示原子幅值；

S53：扩大选择区域：

令α_i＝a，

α_i≥0

β_i²+γ_i²≤α_i²r_i²

α_ir_icos(θ)≤β_i≤α_ir

S54：通过求解任务获得最后信号Y：

Y＝Minimize：

S55：通过调整最后信号Y的参数，得到最终重构的信号可以表示为：