[发明专利]一种海豚哨声信号时频谱轮廓提取方法

摘要

本发明涉及一种海豚哨声信号时频谱轮廓提取方法。本发明包括对真实的海豚哨声信号作短时傅里叶变换，获得海豚哨声时频信号；得到第m个数据块短时傅里叶变换结果的最大值e(m)、傅里叶变换后能量最大值e(m)对应的频率的采样点index(m)以及在index(m)/2处对应的能量值e(m)′，通过判决式e(m)′＞βP0确定第m个数据块对应的哨声信号基频频率；去除野点，得到平滑的基频轮廓；进行最小二乘多项式拟合，得到一个连续变化的光滑哨声信号时频谱轮廓线。由于海豚哨声信号时频谱轮廓曲线是进行海豚种群分类、识别的重要依据，本方法将对海豚的生物学研究提供帮助，仿照海豚哨声信号进行仿生通信，是实现水声隐蔽通信的有效方法。

主权项

一种海豚哨声信号时频谱轮廓提取方法，其特征在于：(1)对真实的海豚哨声信号作短时傅里叶变换，获得海豚哨声时频信号Xm(k)；(2)通过得到第m个数据块短时傅里叶变换结果的最大值e(m)、傅里叶变换后能量最大值e(m)对应的频率的采样点index(m)以及在index(m)/2处对应的能量值e(m)′，通过判决式：e(m)′＞βP0确定第m个数据块对应的哨声信号基频频率，当判决成立时，提取的第m个数据块哨声信号基频频率采样点为index(m)/2，当判决不成立时，提取的第m个数据块哨声信号基频频率采样点为index(m)，其中，P0表示噪声的能量，系数β的值大于等于2；(3)对步骤(2)得到的短时傅里叶变化的基频频率值进行滤波，去除其中的野点，得到平滑的基频轮廓；滤波采用动窗加权平均法；设残差是输出信号sm和信号中值的差，用rm来表示rm＝sm‑median(sm)其中median(sm)表示信号的中值，且有：由于随机误差服从高斯分布，进而残差rm也是服从高斯分布的，高斯分布的前提下，残差的标准差σm是mean(|rm|)的1.3倍，并引入常数项10‑12防止标准差为0，则σm为：σm＝1.3*mean(|rm|)+10‑12利用残差的标准差σm定义一个门限值thm，且：thm＝4.6*σm则对于动窗加权平均的权系数wm，当|rm(i)|≤thm时有：wm＝(1‑(rm(i)/thm)2)2当|rm(i)|＞thm时有：wm＝0根据动窗加权平均的权系数wm，得到动窗加权平均的输出：zm(j)=Σi=m-n+1msm(i)·wm(i)Σi=m-n+1mwm(i)]]>去除野点，得到平滑的基频轮廓；(4)对步骤(3)滤波后的基频曲线进行最小二乘多项式拟合，得到一个连续变化的光滑哨声信号时频谱轮廓线。