基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的鯨類叫聲信號(hào)去噪裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水聲探測(cè)領(lǐng)域，為減小海洋噪聲對(duì)信號(hào)的影響，還原出更真實(shí)的原始鯨類叫聲信號(hào)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的鯨類叫聲信號(hào)去噪裝置,結(jié)構(gòu)是：鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)采集的自然鯨類叫聲；鯨叫聲脈沖截取器，用于從鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器中截取出兩個(gè)相鄰叫聲脈沖之間的噪聲信號(hào)；經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器，用于分別對(duì)鯨叫聲脈沖以及該鯨叫聲脈沖之前截取的噪聲信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解處理：噪聲處理器，用于得到去噪后的鯨叫聲脈沖；鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器，用于將經(jīng)噪聲處理器處理后的所有去噪后的鯨叫聲脈沖存儲(chǔ)在一起形成去噪的鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)。本發(fā)明主要應(yīng)用于水聲探測(cè)場(chǎng)合。
【專利說(shuō)明】
基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的鯨類叫聲信號(hào)去噪裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于水聲探測(cè)領(lǐng)域，特別是基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的鯨類叫聲信號(hào)去噪裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鯨聲采集設(shè)備采集到的鯨聲混有海洋中的各種噪聲，為了有效去除噪聲的影響，得到盡量真實(shí)的鯨聲信號(hào)，本發(fā)明基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，對(duì)鯨類叫聲信號(hào)進(jìn)行處理，以減小海洋噪聲信號(hào)的影響，得到盡量真實(shí)的鯨聲信號(hào)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的鯨類叫聲信號(hào)去噪方法及裝置，減小海洋噪聲對(duì)信號(hào)的影響，還原出更真實(shí)的原始鯨類叫聲信號(hào)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的鯨類叫聲信號(hào)去噪裝置，結(jié)構(gòu)是:
[0004]鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)采集的自然鯨類叫聲；
[0005]鯨叫聲脈沖截取器，用于從鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器中截取出兩個(gè)相鄰叫聲脈沖之間的噪聲信號(hào)；
[0006]經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器，用于分別對(duì)鯨叫聲脈沖以及該鯨叫聲脈沖之前截取的噪聲信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解處理:
[0007]經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器對(duì)鯨叫聲脈沖之前截取的噪聲信號(hào)進(jìn)行分解后，得到各階固有模態(tài)函數(shù)分量分別為IMFj( j = l，2，…，M)；
[0008]用于分別對(duì)鯨叫聲脈沖以及該鯨叫聲脈沖之前截取的噪聲信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解處理具體是:經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器對(duì)鯨叫聲脈沖進(jìn)行分解后，得到各階固有模態(tài)函數(shù)分量分別為MFi(i = l，2，…，N);
[0009]噪聲處理器，用于將接近的固有模態(tài)函數(shù)分量設(shè)置為零，S卩:將IMF1G = IJ,…，N)中與頂Fj(j = l，2，…，M)接近的固有模態(tài)函數(shù)分量設(shè)置為零，得至Ij頂Fk(k=l，2，…，K);并以頂Fk(k = I，2，…，K)來(lái)重構(gòu)信號(hào)，得到去噪后的鯨叫聲脈沖；
[0010]鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器，用于將經(jīng)噪聲處理器處理后的所有去噪后的鯨叫聲脈沖存儲(chǔ)在一起形成去噪的鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0011]鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器、鯨叫聲脈沖截取器、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器、噪聲處理器、鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器集成于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)芯片上，或?yàn)榉至⒌墓袒娐纺K。
[0012]本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果是:
[0013]提供一種基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的鯨類叫聲信號(hào)去噪方法及裝置，減小海洋噪聲對(duì)信號(hào)的影響，還原出更真實(shí)的原始鯨類叫聲信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
:
[0014]圖1示出本發(fā)明中所述的一段鯨叫聲數(shù)據(jù)序列。
[0015]圖2示出本發(fā)明中所述的基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的鯨類叫聲信號(hào)去噪方法流程。
[0016]圖1中:1為鯨叫聲脈沖;2為鯨叫聲脈沖;3為海洋噪聲；
[0017]圖2中:4為鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)；5為叫聲脈沖截取器;6為噪聲截取器;7為經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器;8為噪聲處理器;9為去噪的鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的鯨類叫聲信號(hào)去噪方法及裝置。
[0019]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，一種基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的鯨類叫聲信號(hào)去噪方法及裝置，其實(shí)現(xiàn)裝置如圖2所示，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:
[0020]首先，將采集到的鯨類叫聲數(shù)據(jù)存入到鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)4中；
[0021]進(jìn)一步地，由于大部分的鯨類叫聲都是由一系列的叫聲脈沖串組成，如圖2所示，所以，通過(guò)叫聲脈沖截取器5從鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)中截取出鯨叫聲脈沖，例如圖1中的鯨叫聲脈沖I和2;
[0022]進(jìn)一步地，通過(guò)噪聲截取器6截取出兩個(gè)相鄰叫聲脈沖之間的噪聲信號(hào)，例如圖1中的噪聲信號(hào)3;
[0023]進(jìn)一步地，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器7分別對(duì)鯨叫聲脈沖以及該鯨叫聲脈沖之前截取的噪聲信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解處理；
[0024]進(jìn)一步地，假設(shè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器7對(duì)鯨叫聲脈沖進(jìn)行分解后，得到各階固有模態(tài)函數(shù)分量分別為MFi (i = I，2，…，N);
[0025]進(jìn)一步地，假設(shè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器7對(duì)海洋噪聲3進(jìn)行分解后，得到各階固有模態(tài)函數(shù)分量分別為MFj (j = I，2，…，M);
[0026]進(jìn)一步地，因?yàn)轹L叫聲脈沖為鯨叫聲與噪聲的疊加，同時(shí)，考慮到噪聲信號(hào)一般為高頻信號(hào)，因此，IMFi(i = I，2，…，N)應(yīng)同時(shí)包含有高頻固有模態(tài)函數(shù)分量和低頻固有模態(tài)函數(shù)分量，而頂Fj (j = I，2，…，M)中應(yīng)主要包含有高頻固有模態(tài)函數(shù)分量；
[0027]進(jìn)一步地，基于上述原理，通過(guò)噪聲處理器8將頂Fi(i = l，2，."，N)中與頂Fj(j = l，2，...，Μ)接近的固有模態(tài)函數(shù)分量設(shè)置為零，得到頂Fk(k=l，2，…，K);
[0028]進(jìn)一步地，以頂Fk(k= I，2，…，K)來(lái)重構(gòu)信號(hào)，得到去噪后的鯨叫聲脈沖；
[0029]進(jìn)一步地，將所有去噪后的鯨叫聲脈沖存儲(chǔ)在一起形成去噪的鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0030]鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器、鯨叫聲脈沖截取器、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器、噪聲處理器、鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器集成于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)芯片上，或?yàn)榉至⒌墓袒娐纺K。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的鯨類叫聲信號(hào)去噪裝置，其特征是，結(jié)構(gòu)是: 鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)采集的自然鯨類叫聲； 鯨叫聲脈沖截取器，用于從鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器中截取出兩個(gè)相鄰叫聲脈沖之間的噪聲信號(hào)； 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器，用于分別對(duì)鯨叫聲脈沖以及該鯨叫聲脈沖之前截取的噪聲信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解處理: 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器對(duì)鯨叫聲脈沖進(jìn)行分解后，得到各階固有模態(tài)函數(shù)分量分別為MFni=1,2,...,N； 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器對(duì)鯨叫聲脈沖之前截取的噪聲信號(hào)進(jìn)行分解后，得到各階固有模態(tài)函數(shù)分量分別為IMFj，j = l，2，…，M; 噪聲處理器，用于將接近的固有模態(tài)函數(shù)分量設(shè)置為零，即:將頂F1中與MFj接近的固有模態(tài)函數(shù)分量設(shè)置為零，其中，i = I，2，…，N; j = I，2，…，M;得到IMFk，并以MFk來(lái)重構(gòu)信號(hào)，k= I，2，…，K;得到去噪后的鯨叫聲脈沖ο2.如權(quán)利要求1所述的基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的鯨類叫聲信號(hào)去噪裝置，其特征是，鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器、鯨叫聲脈沖截取器、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解器、噪聲處理器、鯨聲數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器集成于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA芯片上，或?yàn)榉至⒌墓袒娐纺K。
【文檔編號(hào)】G10L21/028GK105825867SQ201610285821
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】蔣佳佳, 王憲全, 段發(fā)階, 馬世雄
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)