[发明专利]一种基于自适应自编码器的磁共振随机噪声抑制方法

说明书

本发明一种磁共振地下水探测随机噪声抑制方法，包括：构建噪声抑制模型，通过噪声抑制模型对磁共振地下水探测随机噪声进行抑制；包括：向多组理想的磁共振信号中加入随机噪声，得到数据集；搭建模型，模型包括编码器和解码器，并初始化网络参数；利用训练集S对模型进行训练，通过编码器对数据进行特征提取得到隐变量z，通过解码器从隐变量z重构出有效信号；使得自编码器建立训练样本的概率分布模型来学习信号的分布规律，依据输入信号与重构信号偏差确定损失函数，并引入参数估计误差约束损失函数，更新网络模型参数，直到损失函数趋势稳定，得到自适应自编码器去噪模型；使用测试集T测试模型去噪效果。解决消噪效果有限，提高了消噪效率。

技术领域

本发明属于核磁共振测深(Magnetic Resonance Sounding，MRS)信号噪声抑制方法领域，具体来讲为一种磁共振地下水探测随机噪声抑制方法。

背景技术

地面磁共振是一种直接探测地下水的地球物理勘探方法，能够定量解释含水量深度、厚度、单位体积含水量，地下含水层含量、孔隙度等水文信息。主要应用于地下水资源探测、水源性地质灾害预测以及地下水污染监测。

然而磁共振信号十分微弱，数量级为纳伏级，在实际探测时，磁共振信号受到环境中的随机噪声、工频噪声、尖峰噪声等干扰，影响后续对水文信息的解释。目前，磁共振消噪方法一般针对不同的噪声类型采用特定的滤波方法。对于随机噪声，Dalgaard在Geophysical Journal International[2012，191(1)，88-100]上发表的论文“Adaptivenoise cancelling of multichannel magnetic resonance sounding signals”中采用叠加方法抑制随机噪声。林婷婷等人在Geophysical Journal International[2018，213(2)，727-738]上发表的论文“Time-frequency peak filtering for random noiseattenuation of magnetic resonance sounding signal”提出运用时频峰值滤波方法抑制磁共振包络信号中的随机噪声。

上述发明的叠加法是目前普遍采用的磁共振信号随机噪声消减方法，但消噪效果有限，在处理噪声水平高的随机噪声时耗费时间长，效率低；时频峰值滤波方法需要人工调整滤波参数，不利于非专业技术人员使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种磁共振地下水探测随机噪声抑制方法，解决消噪效果有限，在处理噪声水平高的随机噪声时耗费时间长，效率低的问题。

本发明是这样实现的，

一种磁共振地下水探测随机噪声抑制方法，包括：

构建噪声抑制模型，以及通过噪声抑制模型对磁共振地下水探测随机噪声进行抑制；其中构建噪声抑制模型包括：

a、构建数据集：向多组理想的磁共振信号中加入随机噪声，得到数据集X＝[x₁,x₂,...,x_n]，将数据集按7:3的比例划分为训练集S＝[x₁,x₂,...,x_m]和测试集T＝[x_m+1,x_m+2,...,x_n]；

b、搭建模型：引入卷积层、反卷积层来搭建自适应自编码器模型，自编码器模型包括编码器和解码器，并初始化网络参数；

c、训练模型：利用训练集S对自适应自编码器模型进行训练，通过编码器对数据进行特征提取得到隐变量z，通过解码器从隐变量z重构出有效信号；