1 华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山 063210
2 华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山 063210 唐山市半导体集成电路重点实验室, 河北 唐山 063210
3 崔传金
随着经济发展对石油资源需求量的不断增大, 各种石油污染问题日渐严重, 对生态环境及人类健康造成巨大威胁。 因此, 准确识别及时处理油类污染物对减轻溢油危害具有重要意义。 石油是一种复杂的有机化合物, 主要由较强荧光特性的芳香烃成分及其衍生物组成, 不同类型的石油所含多环芳烃的成分和含量不同, 三维荧光光谱3D-EEM在石油污染物的检测领域应用十分广泛。 基于三维荧光光谱技术, 采用BP神经网络结合自加权交替三线性分解（SWATLAD）算法对油类污染物进行定性定量的研究。 实验以0#柴油、 95#汽油和煤油为研究对象, 首先, 使用F-7000荧光光谱仪采集待测样品的光谱数据, 对得到的数据进行激发、 发射校正和去散射处理。 其次, 为解决小波阈值去噪阈值处信号不连续和过度收缩小波系数带来的难以准确还原真实信号的问题, 提出了一种改进的阈值函数, 去噪后的信噪比（SNR）和均方误差（MSE）分别为18.354 7和10.261 7, 更为真实的还原有用信号。 并通过基于误差反向传播的BP神经网络对预处理后的光谱数据进行训练, 训练后预测值与真实值的曲线拟合度较好, 表明后续经光谱仪采集的荧光数据直接输入神经网络即可输出预处理好的待测数据, 简化了实验操作步骤。 最后, 采用SWATLD对经小波变换和BP神经网络处理后的数据进行分解, 解析得到的0#柴油、 95#汽油和煤油的激发与发射光谱与真实光谱拟合度较高, 计算平均回收率分别为103.64%、 99.33%和97.85%, 经验证, 三维荧光光谱结合改进小波变换和BP神经网络的方法可以对荧光物质进行快速、 精确检测。
三维荧光光谱 小波阈值去噪 BP神经网络 自加权交替三线性分解 Three-dimensional fluorescence spectrum Wavelet threshold denoising BP neural network Self-weighted alternating trilinear decomposition 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2467
针对多普勒测风激光雷达探测大气回波信号微弱和噪声干扰大的问题, 提出了基于小波变换的半软阈值算法。首先, 对基于小波变换的半软阈值算法原理进行分析, 搭建了以马赫-曾德干涉仪作为鉴频器的非相干多普勒测风激光雷达系统; 然后, 采取硬阈值、软阈值和半软阈值3种算法对激光雷达探测回波信号进行实验。实验结果表明: 与其它阈值法相比, 半软阈值的信噪比(SNR)为4.933 5 dB, 均方根差(RMSE)为0.676 2, 去噪效果更优良, 有效地提高了大气风速探测精度。
激光雷达 多普勒测风 小波分析 小波阈值去噪 lidar Doppler wind wavelet analysis wavelet threshold denoising
北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
针对自发布里渊散射信号微弱、系统信噪比低、导致系统传输距离短的问题,提出了一种基于提升小波阈值联合累加平均降噪的方案,增大了系统的测量距离。理论分析了自发布里渊散射信号特征,选择了合适的小波基、分解层数、阈值规则和阈值函数。搭建了实验平台,对所提方案的有效性进行了验证,并与仅累加平均降噪的结果和累加平均联合传统小波阈值降噪的结果进行了对比。结果表明,相比仅累加平均降噪法,本文提出的累加平均联合提升小波阈值降噪法将传感距离由16.62 km提升到了39.45 km,而处理时间仅增加了2.22 s,基本满足测量的实时性要求;与累加平均联合传统小波阈值降噪方法相比,本文算法将传感距离提升了0.63 km,且处理时间减少了0.69 s。因此,本文提出的方案更适用于长距离BOTDR系统。
光通信 布里渊散射信号 累加平均 提升小波 小波阈值降噪 中国激光
2021, 48(17): 1706001
1 广州城建职业学院 信息工程学院, 广州 510925
2 广东医科大学 生物医学工程学院, 广东 湛江 524023
3 岭南师范学院 信息工程学院, 广东 湛江 524048
为进一步提升高斯噪声的去噪效果, 提出了基于可微收缩函数与自适应阈值的图像去噪方法。根据高斯噪声的小波系数具有幅值小、服从高斯分布的特征, 提出一种自适应于信噪强度的阈值, 以准确地区分噪声系数与图像系数。根据自然图像的小波系数具有平滑连贯的特征, 提出了一种可微的收缩函数, 与自适应阈值结合对含噪的小波系数进行量化处理, 以有效地去除噪声系数, 保持和恢复图像的系数。实验结果证明, 相对于现有的最新提出的小波阈值去噪方法, 所提出的方法既能更加有效地去除噪声, 又能更好地保持和恢复图像的细节和纹理结构。
图像去噪 高斯噪声 小波阈值去噪 可微收缩函数 自适应阈值 image denoising Gaussian noise wavelet threshold denoising differentiable shrinkage function adaptive threshold
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory on High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing100049, China
Based on the pulse-shaping unit in the front end of high-power laser facilities, we propose a new hybrid scheme in a closed-loop control system including wavelet threshold denoising for pretreatment and a first derivative adaptive smoothing filter for smooth pulse recovery, so as to effectively restrain the influence of electrical noise and FM-to-AM modulation in the time–power curve, and enhance the calibration accuracy of the pulse shape in the feedback control system. The related simulation and experiment results show that the proposed scheme can obtain a better shaping effect on the high-contrast temporal shape in comparison with the cumulative average algorithm and orthogonal matching pursuit algorithm combined with a traditional smoothing filter. The implementation of the hybrid scheme mechanism increased the signal-to-noise ratio of the laser pulse from about 11 dB to 30 dB, and the filtered pulse is smooth without modulation, with smoothness of about 98.8%.
first derivative adaptive smoothing filter recovery of smooth pulse signal-to-noise ratio wavelet threshold denoising High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(2): 02000e15
1 中国科学院微小卫星创新研究院, 上海 201203
2 中国科学院大学, 北京 100049
星图信噪比是影响星敏感器拍摄星图中星点提取精度的重要因素。软阈值等去噪方法在处理近地面全天时星图时其阈值选取问题引起的噪声残留会影响星点质心的提取精度。针对这一问题,提出一种加权局部异常因子(LOF)的近地全天时星图小波去噪方法。该方法将局部异常因子算法应用于星图的小波去噪中,实现了不依赖阈值的近地全天时星图去噪。以地面真实拍摄的星图作为原始数据,使用峰值信噪比(PSNR)及局部峰值相对误差(LPVRE)对不同去噪方法处理后的星图去噪效果进行对比分析。实验结果表明,本文方法相较传统均值滤波和小波阈值去噪,提高了峰值信噪比,降低了局部峰值相对误差,能较好地去除背景噪声并较好地保留目标信息。
图像处理 小波变换 小波阈值去噪 局部异常因子 近地全天时星图 星图去噪
针对光电探测器传统降噪处理中软、硬阈值函数存在的缺点,提出了一种含参数的阈值函数和逐层变化的阈值相结合的小波阈值降噪算法.该算法可以调整参数使生成的阈值函数于软、硬阈值函数之间,且在临界阈值处平滑过渡,保留部分有用信号.应用过程中阈值可随着分解层数的改变而改变,对各个分解层有自适应特征,减少小波系数阈值处理中的固定偏差,从而在保留原有信号的同时减除不必要噪声.仿真及实测结果表明,采用该小波阈值降噪算法处理的信号信噪比较高、均方误差较小,有效地抑制噪声对光电探测器输出信号的干扰.
光电探测器 小波阈值降噪 分层阈值 阈值函数 信噪比 均方误差 Photodetector Wavelet threshold denoising Hierarchical thresholds Threshold function SNR MSE 光子学报
2019, 48(10): 1004004
1 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
2 北京邮电大学理学院, 北京 100876
针对固定分析仪法在测量光纤偏振模色散时会引入误差、降低测量精度这一问题，提出了一种基于小波阈值的去噪方案，以提升固定分析仪法的测量精度。给出了算法的具体流程，并详细讨论了小波阈值、阈值函数、基函数以及分解层数的选取原则及方案。搭建了实验平台并进行测定，将测定结果与常用的傅里叶变换法及商用的偏振模色散测量仪的测量结果进行对比。实验结果表明，所提出的小波阈值去噪方案能够有效地降低噪声对测量结果的影响，且对于不同类型、不同长度的测试光纤样本均适用。以商用仪器的测量结果为参考，本方案测量结果的最大误差为2.27%，该数据表明本方案显著提升了固定分析仪法测量偏振模色散的精度。
光纤光学 信号处理 偏振模色散 小波阈值去噪 固定分析仪法 噪声 中国激光
2018, 45(11): 1106006
中南大学物理与电子学院, 湖南 长沙 410083
为建立稳定的光纤光栅传感器波长解调系统,利用可调谐法布里-珀罗滤波器的窄带滤波特性实现对宽带光源的线性扫描,采用放在恒温箱的高精度参考光栅标定法布里-珀罗标准具的方法,提供多个间隔相同、幅值平稳的波长参考点。将采集到的原始数据序列采用改进的小波阈值去噪算法(使用新的阈值函数和阈值)进行平滑滤波处理,通过高斯拟合算法的核心思想得到粗峰值序列,再进行二次处理,去掉无效峰,修正部分峰的位置,搭建了光纤光栅位移传感器的实时监测解调系统,与螺旋测微仪相比精度稳定在0.25 mm左右。
光纤光学 可调谐法布里-珀罗滤波器 法布里-珀罗标准具 小波阈值去噪 高斯拟合算法 激光与光电子学进展
2018, 55(1): 010601
重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065
在小波阈值去噪中，阈值的大小是一个重要的选择。为了克服传统的阈值在每个尺度上固定不变的缺陷，提出一种对传统的小波阈值去噪改进的方法，改进的阈值可以随着分解层数的变化而变化，在实际中可灵活应用。采用信噪比和均方误差作为评价去噪性能的参数，并与传统的阈值进行了比较，仿真结果表明：改进的小波阈值去噪方法其去噪效果优于传统固定阈值、Stein无偏似然估计阈值、启发式阈值和极大极小阈值的小波阈值去噪方法，具有较高的实用价值。
小波阈值去噪 阈值 信噪比 均方误差 wavelet threshold denoising threshold SNR MSE
