基于经验模态分解的鲸类叫声信号去噪装置的制造方法
【专利摘要】本发明属于水声探测领域，为减小海洋噪声对信号的影响，还原出更真实的原始鲸类叫声信号。本发明采用的技术方案是，基于经验模态分解的鲸类叫声信号去噪装置,结构是：鲸声数据库存储器，用于存储采集的自然鲸类叫声；鲸叫声脉冲截取器，用于从鲸声数据库存储器中截取出两个相邻叫声脉冲之间的噪声信号；经验模态分解器，用于分别对鲸叫声脉冲以及该鲸叫声脉冲之前截取的噪声信号进行经验模态分解处理：噪声处理器，用于得到去噪后的鲸叫声脉冲；鲸声数据库存储器，用于将经噪声处理器处理后的所有去噪后的鲸叫声脉冲存储在一起形成去噪的鲸声数据库。本发明主要应用于水声探测场合。
【专利说明】
基于经验模态分解的鲸类叫声信号去噪装置
技术领域
[0001]本发明属于水声探测领域，特别是基于经验模态分解的鲸类叫声信号去噪装置。
【背景技术】
[0002]鲸声采集设备采集到的鲸声混有海洋中的各种噪声，为了有效去除噪声的影响，得到尽量真实的鲸声信号，本发明基于经验模态分解，对鲸类叫声信号进行处理，以减小海洋噪声信号的影响，得到尽量真实的鲸声信号。
【发明内容】
[0003]为克服现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于经验模态分解的鲸类叫声信号去噪方法及装置，减小海洋噪声对信号的影响，还原出更真实的原始鲸类叫声信号。本发明采用的技术方案是，基于经验模态分解的鲸类叫声信号去噪装置，结构是:
[0004]鲸声数据库存储器，用于存储采集的自然鲸类叫声；
[0005]鲸叫声脉冲截取器，用于从鲸声数据库存储器中截取出两个相邻叫声脉冲之间的噪声信号；
[0006]经验模态分解器，用于分别对鲸叫声脉冲以及该鲸叫声脉冲之前截取的噪声信号进行经验模态分解处理:
[0007]经验模态分解器对鲸叫声脉冲之前截取的噪声信号进行分解后，得到各阶固有模态函数分量分别为IMFj( j = l，2，…，M)；
[0008]用于分别对鲸叫声脉冲以及该鲸叫声脉冲之前截取的噪声信号进行经验模态分解处理具体是:经验模态分解器对鲸叫声脉冲进行分解后，得到各阶固有模态函数分量分别为MFi(i = l，2，…，N);
[0009]噪声处理器，用于将接近的固有模态函数分量设置为零，S卩:将IMF1G = IJ,…，N)中与頂Fj(j = l，2，…，M)接近的固有模态函数分量设置为零，得至Ij頂Fk(k=l，2，…，K);并以頂Fk(k = I，2，…，K)来重构信号，得到去噪后的鲸叫声脉冲；
[0010]鲸声数据库存储器，用于将经噪声处理器处理后的所有去噪后的鲸叫声脉冲存储在一起形成去噪的鲸声数据库。
[0011]鲸声数据库存储器、鲸叫声脉冲截取器、经验模态分解器、噪声处理器、鲸声数据库存储器集成于现场可编程门阵列(FPGA)芯片上，或为分立的固化电路模块。
[0012]本发明的特点及有益效果是:
[0013]提供一种基于经验模态分解的鲸类叫声信号去噪方法及装置，减小海洋噪声对信号的影响，还原出更真实的原始鲸类叫声信号。
【附图说明】
:
[0014]图1示出本发明中所述的一段鲸叫声数据序列。
[0015]图2示出本发明中所述的基于经验模态分解的鲸类叫声信号去噪方法流程。
[0016]图1中:1为鲸叫声脉冲;2为鲸叫声脉冲;3为海洋噪声；
[0017]图2中:4为鲸声数据库；5为叫声脉冲截取器;6为噪声截取器;7为经验模态分解器;8为噪声处理器;9为去噪的鲸声数据库。
【具体实施方式】
[0018]为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于经验模态分解的鲸类叫声信号去噪方法及装置。
[0019]本发明采取的技术方案是，一种基于经验模态分解的鲸类叫声信号去噪方法及装置，其实现装置如图2所示，其实现过程如下:
[0020]首先，将采集到的鲸类叫声数据存入到鲸声数据库4中；
[0021]进一步地，由于大部分的鲸类叫声都是由一系列的叫声脉冲串组成，如图2所示，所以，通过叫声脉冲截取器5从鲸声数据库中截取出鲸叫声脉冲，例如图1中的鲸叫声脉冲I和2;
[0022]进一步地，通过噪声截取器6截取出两个相邻叫声脉冲之间的噪声信号，例如图1中的噪声信号3;
[0023]进一步地，通过经验模态分解器7分别对鲸叫声脉冲以及该鲸叫声脉冲之前截取的噪声信号进行经验模态分解处理；
[0024]进一步地，假设经验模态分解器7对鲸叫声脉冲进行分解后，得到各阶固有模态函数分量分别为MFi (i = I，2，…，N);
[0025]进一步地，假设经验模态分解器7对海洋噪声3进行分解后，得到各阶固有模态函数分量分别为MFj (j = I，2，…，M);
[0026]进一步地，因为鲸叫声脉冲为鲸叫声与噪声的叠加，同时，考虑到噪声信号一般为高频信号，因此，IMFi(i = I，2，…，N)应同时包含有高频固有模态函数分量和低频固有模态函数分量，而頂Fj (j = I，2，…，M)中应主要包含有高频固有模态函数分量；
[0027]进一步地，基于上述原理，通过噪声处理器8将頂Fi(i = l，2，."，N)中与頂Fj(j = l，2，...，Μ)接近的固有模态函数分量设置为零，得到頂Fk(k=l，2，…，K);
[0028]进一步地，以頂Fk(k= I，2，…，K)来重构信号，得到去噪后的鲸叫声脉冲；
[0029]进一步地，将所有去噪后的鲸叫声脉冲存储在一起形成去噪的鲸声数据库。
[0030]鲸声数据库存储器、鲸叫声脉冲截取器、经验模态分解器、噪声处理器、鲸声数据库存储器集成于现场可编程门阵列(FPGA)芯片上，或为分立的固化电路模块。
【主权项】
1.一种基于经验模态分解的鲸类叫声信号去噪装置，其特征是，结构是: 鲸声数据库存储器，用于存储采集的自然鲸类叫声； 鲸叫声脉冲截取器，用于从鲸声数据库存储器中截取出两个相邻叫声脉冲之间的噪声信号； 经验模态分解器，用于分别对鲸叫声脉冲以及该鲸叫声脉冲之前截取的噪声信号进行经验模态分解处理: 经验模态分解器对鲸叫声脉冲进行分解后，得到各阶固有模态函数分量分别为MFni=1,2,...,N； 经验模态分解器对鲸叫声脉冲之前截取的噪声信号进行分解后，得到各阶固有模态函数分量分别为IMFj，j = l，2，…，M; 噪声处理器，用于将接近的固有模态函数分量设置为零，即:将頂F1中与MFj接近的固有模态函数分量设置为零，其中，i = I，2，…，N; j = I，2，…，M;得到IMFk，并以MFk来重构信号，k= I，2，…，K;得到去噪后的鲸叫声脉冲ο2.如权利要求1所述的基于经验模态分解的鲸类叫声信号去噪装置，其特征是，鲸声数据库存储器、鲸叫声脉冲截取器、经验模态分解器、噪声处理器、鲸声数据库存储器集成于现场可编程门阵列FPGA芯片上，或为分立的固化电路模块。
【文档编号】G10L21/028GK105825867SQ201610285821
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】蒋佳佳, 王宪全, 段发阶, 马世雄
【申请人】天津大学