[发明专利]基于EEMD和排列熵的探地雷达B扫描图像的降噪方法及系统

权利要求书

1.一种基于EEMD和排列熵的探地雷达B扫描图像的降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取探地雷达二维B扫描图像信号X∈R^M×N，其中M为道数，N为每道数据的采样点数；

S2、对获取的每一道B扫描图像信号均进行去噪，以获取该道B扫描图像信号抑制噪声后的信号；其中，对于任意一道B扫描图像信号进行去噪的方法包括：

S21、对于该道B扫描图像信号{x(t),t＝1,2,…,N}进行EEMD分解，得到从高频到低频排列的K个IMF分量c₁(t)、c₂(t)、…、c_K(t)；

S22、计算步骤S21中各IMF分量的排列熵值；

S23、选取排列熵值不大于预设值的IMF分量进行重构，得到去噪后的信号x′(t)，x′(t)为排列熵值不大于预设值的IMF分量之和；

S3、对各道去噪后的信号进行重新组合，得到抑制噪声后的二维B扫描图像信号X'∈R^M×N；

所述步骤S22中，对于任意一个x(t)，各IMF分量的排列熵计算方法如下：

S221、对于分解得到的各个IMF分量进行相空间重构，得到矩阵：

其中，i＝1,2,…Q，m和λ分别为嵌入维数和延迟时间，Q为重构相空间中重构向量个数，Q＝N-(m-1)λ；

S222、将重构分量(c_p(i),c_p(i+λ),…,c_p[i+(m-1)λ])按照升序排列，如下所示：

c_p[i+(j₁-1)λ]≤c_p[i+(j₂-1)λ]≤…≤c_p[i+(j_m-1)λ]

式中，j₁,j₂,…,j_m表示重构分量中各个元素所在列的索引；

对于重构相空间中每一重构向量c_p(i)，分别获取反映其元素大小顺序的一组符号序列S(g)＝(j₁,j₂,…,j_m)，其中g＝1,2,…,q,q≤m！；

S223、计算每一种符号序列出现的概率p₁,p₂,…,p_q，并根据下述公式计算序列{c_p(i),i＝1,2,...,K}的排列熵H_p(m)：

2.根据权利要求1所述的降噪方法，其特征在于，所述S21的具体步骤如下：

S211、向x(t)中分别加入预设的T个噪声信号，得到T个含噪信号，其中

x_i(t)＝x(t)+n_i(t)，

式中，i＝1,2,…,T，x_i(t)为第i个含噪信号，n_i(t)为第i个含噪信号中加入的噪声，n_i(t)是均值为0，标准差为常数的高斯白噪声；

S212、对每一个含噪信号分别进行EMD分解，得到各个含噪信号的IMF分量；

S213、利用下述公式对T个含噪信号分解得到的对应IMF分量进行平均，得到EEMD分解的IMF分量；

式中，c_p(t)为x(t)经过EEMD分解得到的第p个IMF分量，c_i,p(t)第i个含噪信号经过EMD分解得到的第p个的IMF分量，p＝1、2、3…、K。

3.根据权利要求1所述的降噪方法，其特征在于，所述步骤S223之后还包括：

S224、将S223中计算出的排列熵H_p(m)进行归一化处理后更新为新的排列熵，新的排列熵的归一化的公式为：

H_p＝H_p(m)/ln(m！)。