基于Armijo线搜索的布里渊散射谱图像降噪算法

尚秋峰; 秦文婕; 胡雨婷

doi:doi:10.3788/CJL201946.0906002

中国激光, 2019, 46 (9): 0906002, 网络出版: 2019-09-10

基于Armijo线搜索的布里渊散射谱图像降噪算法下载： 913次

Brillouin Scattering Spectral Image Denoising Algorithm Based on Armijo Line Search

尚秋峰秦文婕 ^*胡雨婷

作者单位

华北电力大学电子与通信工程系, 河北保定 071003

图 & 表

图 1. 算法流程图

Fig. 1. Algorithm flow chart

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图 2. Rayleigh-BOTDA传感系统

Fig. 2. Rayleigh-BOTDA sensing system

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图 3. 三维布里渊散射谱

Fig. 3. Three-dimensional Brillouin scattering spectrum

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图 4. 不同λ下的降噪图像正视图。(a) λ=0;(b) λ=0.5;(c) λ=1

Fig. 4. Front views of noise reduction image with different λ. (a) λ=0; (b) λ=0.5; (c) λ=1

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图 5. 不同λ下的BFS。(a) λ=0;(b) λ=1

Fig. 5. BFS under different λ. (a) λ=0; (b) λ=1

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图 6. 常温和加温区域的BFS和λ关系曲线。(a)常温;(b)加温

Fig. 6. Relationship between BFS and λ in normal and heating temperature regions. (a) Normal temperature; (b) heating temperature

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图 7. 不同λ下提取的温差

Fig. 7. Temperature differences extracted under different λ

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图 8. 降噪图像随迭代次数的变化。(a) n=0,α0=0.9124;(b) n=1,α1=0.2308;(c) n=2,α2=4.2215×10-21;(d) n=3,α3=4.2215×10-21

Fig. 8. Variation in noise reduction image with number of iterations. (a) n=0, α0=0.9124; (b) n=1, α1=0.2308; (c) n=2, α2=4.2215×10-21; (d) n=3, α3=4.2215×10-21

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图 9. ‖un+1-un‖/‖un‖的值随迭代次数的变化

Fig. 9. Variation in value of ‖un+1-un‖/‖un‖ with number of iterations

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图 10. MSE随迭代次数的变化

Fig. 10. Variation in MSE with number of iterations

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图 11. 256次平均的三维布里渊散射谱TV降噪结果对比。(a)降噪前;(b)降噪后

Fig. 11. Comparison of TV noise reduction results of 256-time average 3D Brillouin scattering spectrum. (a) Before noise reduction; (b) after noise reduction

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图 12. 剔除欠拟合数据点的BFS分布

Fig. 12. BFS distribution after eliminating under-fitting data

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尚秋峰, 秦文婕, 胡雨婷. 基于Armijo线搜索的布里渊散射谱图像降噪算法[J]. 中国激光, 2019, 46(9): 0906002. Shang Qiufeng, Qin Wenjie, Hu Yuting. Brillouin Scattering Spectral Image Denoising Algorithm Based on Armijo Line Search[J]. Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(9): 0906002.

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图 1. 算法流程图

Fig. 1. Algorithm flow chart

图 2. Rayleigh-BOTDA传感系统

Fig. 2. Rayleigh-BOTDA sensing system

图 3. 三维布里渊散射谱

Fig. 3. Three-dimensional Brillouin scattering spectrum

图 4. 不同λ下的降噪图像正视图。(a) λ=0;(b) λ=0.5;(c) λ=1

Fig. 4. Front views of noise reduction image with different λ. (a) λ=0; (b) λ=0.5; (c) λ=1

图 5. 不同λ下的BFS。(a) λ=0;(b) λ=1

Fig. 5. BFS under different λ. (a) λ=0; (b) λ=1

图 6. 常温和加温区域的BFS和λ关系曲线。(a)常温;(b)加温

Fig. 6. Relationship between BFS and λ in normal and heating temperature regions. (a) Normal temperature; (b) heating temperature

图 7. 不同λ下提取的温差

Fig. 7. Temperature differences extracted under different λ

图 8. 降噪图像随迭代次数的变化。(a) n=0,α0=0.9124;(b) n=1,α1=0.2308;(c) n=2,α2=4.2215×10-21;(d) n=3,α3=4.2215×10-21

Fig. 8. Variation in noise reduction image with number of iterations. (a) n=0, α0=0.9124; (b) n=1, α1=0.2308; (c) n=2, α2=4.2215×10-21; (d) n=3, α3=4.2215×10-21

图 9. ‖un+1-un‖/‖un‖的值随迭代次数的变化

Fig. 9. Variation in value of ‖un+1-un‖/‖un‖ with number of iterations

图 10. MSE随迭代次数的变化

Fig. 10. Variation in MSE with number of iterations

图 11. 256次平均的三维布里渊散射谱TV降噪结果对比。(a)降噪前;(b)降噪后

Fig. 11. Comparison of TV noise reduction results of 256-time average 3D Brillouin scattering spectrum. (a) Before noise reduction; (b) after noise reduction

图 12. 剔除欠拟合数据点的BFS分布

Fig. 12. BFS distribution after eliminating under-fitting data

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图 3. 三维布里渊散射谱

Fig. 3. Three-dimensional Brillouin scattering spectrum

图 4. 不同λ下的降噪图像正视图。(a) λ=0;(b) λ=0.5;(c) λ=1

Fig. 4. Front views of noise reduction image with different λ. (a) λ=0; (b) λ=0.5; (c) λ=1

图 5. 不同λ下的BFS。(a) λ=0;(b) λ=1

Fig. 5. BFS under different λ. (a) λ=0; (b) λ=1

图 6. 常温和加温区域的BFS和λ关系曲线。(a)常温;(b)加温

Fig. 6. Relationship between BFS and λ in normal and heating temperature regions. (a) Normal temperature; (b) heating temperature

图 7. 不同λ下提取的温差

Fig. 7. Temperature differences extracted under different λ

图 8. 降噪图像随迭代次数的变化。(a) n=0,α0=0.9124;(b) n=1,α1=0.2308;(c) n=2,α2=4.2215×10-21;(d) n=3,α3=4.2215×10-21

Fig. 8. Variation in noise reduction image with number of iterations. (a) n=0, α0=0.9124; (b) n=1, α1=0.2308; (c) n=2, α2=4.2215×10-21; (d) n=3, α3=4.2215×10-21

图 9. ‖un+1-un‖/‖un‖的值随迭代次数的变化

Fig. 9. Variation in value of ‖un+1-un‖/‖un‖ with number of iterations

图 10. MSE随迭代次数的变化

Fig. 10. Variation in MSE with number of iterations

图 11. 256次平均的三维布里渊散射谱TV降噪结果对比。(a)降噪前;(b)降噪后

Fig. 11. Comparison of TV noise reduction results of 256-time average 3D Brillouin scattering spectrum. (a) Before noise reduction; (b) after noise reduction

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