[发明专利]一种基于数学形态学的新型噪声提取方法

摘要

本发明公开了一种基于数学形态学的新型噪声提取方法，利用均方根误差值分析使用不同种类及尺度的结构元素进行形态滤波所产生的滤波效果，使拟输出滤波信号与输入含噪声信号之间的均方根误差值达到极大值所对应的结构元素为提取噪声的最优结构元素，在此基础上构造形态学算子，在算子中使用最优结构元素对采集得到的含噪声信号进行噪声提取。本发明基于使用不同结构元素得到的滤波输出与输入信号之间均方根误差值的变化规律，寻求最优结构元素，同时构造了一种用于提取噪声的形态学算子，方法简单，不需要复杂的迭代计算，在面向随机噪声时能够准确地将噪声从采样信号中提取出来，为电力信号采集中的噪声分析处理提供了支持。

主权项

一种基于数学形态学的新型噪声提取方法，其特征在于，所述噪声提取方法采用如下步骤：步骤1：采集到含有噪声干扰的输入信号后，建立包含多种结构元素在内的元素库，选择其中某一种类及尺度的结构元素对输入的待处理输入信号即采样信号进行交替混合滤波；所用交替混合滤波算法如下式所示：[(f)altmix(g)](n)＝[(f)OC(g)+(f)CO(g)](n)/2式中f为待处理采样信号即输入信号，g为结构元素，n表示采样点；(n)表示使用所有采样点的采样数据进行运算；等式右边(f)OC(g)表示使用结构元素对采样信号进行形态开‑闭运算，(f)CO(g)表示使用结构元素对采样信号进行形态闭‑开运算；等式左边altmix表示交替混合运算，[(f)altmix(g)](n)表示使用结构元素对采样信号在所有采样点下的采样数据进行交替混合运算；步骤2：计算步骤1中整周期采样点数下输入的采样信号即输入信号与经过滤波后的输出信号即输出滤波信号的均方根误差值并存储；步骤3：不断改变所选择结构元素的尺度，重复步骤1、2，计算并存储该结构元素不同尺度下输入信号与输出滤波信号之间的均方根误差值，直到找到均方根误差值所达到的极大值，存储该极大值以及极大值所对应的此种结构元素的尺度，然后进入步骤4；步骤4：判断是否元素库中所有种类的结构元素均使用过，若有未使用过的结构元素，则更换结构元素的种类重复步骤1至3，直到元素库中所有种类的结构元素均使用过，然后将各种类别结构元素各尺度下记录的均方根误差值的极大值进行比较找出最大值，最大值对应的结构元素为进行噪声提取所需要的最优结构元素；步骤5：基于形态学运算中的顶帽变换和底帽变换构造噪声检测算子；在构造的噪声检测算子中使用经过步骤1‑4所选定的最优结构元素对输入的待处理信号进行噪声提取。