一種同步衛(wèi)星山火監(jiān)測(cè)弱信號(hào)分層去噪方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同步衛(wèi)星山火監(jiān)測(cè)弱信號(hào) 分層去噪方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 山火災(zāi)害嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。同步衛(wèi)星山火監(jiān)測(cè)衛(wèi)星運(yùn)行軌道高，采 用主動(dòng)通信方式傳輸功率有限，信號(hào)易衰減，噪聲影響大，嚴(yán)重影響到山火識(shí)別準(zhǔn)確性。地 面接收裝置在進(jìn)行火點(diǎn)識(shí)別前需進(jìn)行弱信號(hào)去噪處理。山火監(jiān)測(cè)弱信號(hào)噪聲主要包括高斯 噪聲、泊松噪聲、椒鹽噪聲、斑點(diǎn)噪聲等多種類(lèi)型。噪聲有效功率大且頻譜分布范圍廣，對(duì) 弱信號(hào)的掩蓋程度高。當(dāng)前主要去噪方法包括基于傅里葉變化和基于小波分解兩類(lèi)方法。 傅里葉變換算法在降噪和保持邊沿上存在著矛盾，無(wú)法同時(shí)表述信號(hào)時(shí)頻局部化特性，而 小波分解方法雖具有時(shí)頻局部化分析特性，在處理含有脈沖噪聲的圖像數(shù)據(jù)時(shí)效果并不理 想。只有根據(jù)不同噪聲特點(diǎn)選擇對(duì)應(yīng)的去噪方法，才能實(shí)現(xiàn)較好的弱信號(hào)去噪效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種同步衛(wèi)星山火監(jiān)測(cè) 弱信號(hào)分層去噪方法，利用不同類(lèi)型信號(hào)噪聲的特點(diǎn)，改進(jìn)傳統(tǒng)單一去噪模式，對(duì)噪聲進(jìn)行 分層處理，顯著提升去噪效果。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0005] -種同步衛(wèi)星山火監(jiān)測(cè)弱信號(hào)分層去噪方法，包括如下步驟：
[0006] (1)將衛(wèi)星信號(hào)讀入二維陣列矩陣，表示為f(i，j)，i，j G [1，N];
[0007] (2)通過(guò)Roberts算子提取信號(hào)主體輪廓；
[0008] (3)將信號(hào)主體輪廓從原始信號(hào)中分離出來(lái)，通過(guò)自適應(yīng)中值濾波算法對(duì)輪廓分 區(qū)進(jìn)行去噪，消除椒鹽噪聲；
[0009] (4)對(duì)步驟（3)得到的分區(qū)濾波信號(hào)通過(guò)二維小波分解與重構(gòu)，消除高斯噪聲； [0010] (5)將步驟⑵得到的信號(hào)主體輪廓與步驟⑶到步驟⑷得到的分區(qū)濾波信號(hào) 進(jìn)行信號(hào)合成，得到最終輸出信號(hào)。
[0011] 優(yōu)選地，步驟（2)是使用下面的Roberts算子進(jìn)行提取信號(hào)主體輪廓：對(duì)每一個(gè)信 號(hào)點(diǎn)計(jì)算其梯度G(i，j)，對(duì)不同信號(hào)點(diǎn)梯度大小進(jìn)行比較，將梯度超過(guò)門(mén)限值的信號(hào)點(diǎn)視 為階躍邊緣點(diǎn)，獲取信號(hào)主體輪廓。
[0012] 優(yōu)選地，步驟（3)是使用下面的自適應(yīng)空間濾波方法消除椒鹽噪聲：首先初始化 矩形窗口 Su，在濾波過(guò)程中適應(yīng)濾波器將根據(jù)設(shè)定條件調(diào)整濾波窗的大??；當(dāng)判斷濾波窗 中心的信號(hào)點(diǎn)是噪聲時(shí)，該值用中值代替，否則不改變其當(dāng)前信號(hào)值；通過(guò)自適應(yīng)空間濾波 的輸出來(lái)替代目前濾波窗中心的坐標(biāo)（i，j)處的信號(hào)值。
[0013] 優(yōu)選地，步驟（3)具體計(jì)算分為兩步：
[0014] 第一步：
[0015] M1= f ffled-ffflin
[0016] M2= fmed-f-
[0017] 其中fmed為矩形窗口內(nèi)的中值；fmax，fmin分別為最大值和最小值；若1>0且皿 2 < 〇,則轉(zhuǎn)入第二步，否則增加濾波窗的尺寸重復(fù)第一步；如果濾彼窗Sxy的大小達(dá)到 Smax，則將f(i，j)作為輸出值；
[0018] 第二步： _9] N1= f(i, j)-ffflin
[0020] N2= f(i, j)-ffflax
[0021] 如果N1>0且N2〈0,輸出f(i，j)，否則輸出fmed。
[0022] 優(yōu)選地，步驟（4)是使用下面的Daubechies小波系消除高斯噪聲，二維小波函數(shù) 和尺度函數(shù)通過(guò)一維小波函數(shù)和尺度函數(shù)經(jīng)過(guò)張量積變化得到。建立二維小波函數(shù)如下：
[0023]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種同步衛(wèi)星山火監(jiān)測(cè)弱信號(hào)分層去噪方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將衛(wèi)星信號(hào)讀入二維陣列矩陣，表示為f(i，j)，i，j e [1，N]; (2) 通過(guò)Roberts算子提取信號(hào)主體輪廓； (3) 將信號(hào)主體輪廓從原始信號(hào)中分離出來(lái)，通過(guò)自適應(yīng)中值濾波算法對(duì)輪廓分區(qū)進(jìn) 行去噪，消除椒鹽噪聲； (4) 對(duì)步驟（3)得到的分區(qū)濾波信號(hào)通過(guò)二維小波分解與重構(gòu)，消除高斯噪聲； (5) 將步驟（2)得到的信號(hào)主體輪廓與步驟（3)到步驟（4)得到的分區(qū)濾波信號(hào)進(jìn)行 信號(hào)合成，得到最終輸出信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步衛(wèi)星山火監(jiān)測(cè)弱信號(hào)分層去噪方法，其特征在于，所述 步驟（2)是使用下面的Roberts算子進(jìn)行提取信號(hào)主體輪廓：對(duì)每一個(gè)信號(hào)點(diǎn)計(jì)算其梯度 G(i，j)，對(duì)不同信號(hào)點(diǎn)梯度大小進(jìn)行比較，將梯度超過(guò)門(mén)限值的信號(hào)點(diǎn)視為階躍邊緣點(diǎn)，獲 取信號(hào)主體輪廓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步衛(wèi)星山火監(jiān)測(cè)弱信號(hào)分層去噪方法，其特征在于，所述 步驟（3)是使用下面的自適應(yīng)空間濾波方法消除椒鹽噪聲：首先初始化矩形窗口 \_，在濾 波過(guò)程中適應(yīng)濾波器將根據(jù)設(shè)定條件調(diào)整濾波窗的大??；當(dāng)判斷濾波窗中心的信號(hào)點(diǎn)是噪 聲時(shí)，該值用中值代替，否則不改變其當(dāng)前信號(hào)值；通過(guò)自適應(yīng)空間濾波的輸出來(lái)替代目前 濾波窗中心的坐標(biāo)（i，j)處的信號(hào)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步衛(wèi)星山火監(jiān)測(cè)弱信號(hào)分層去噪方法，其特征在于，所述 步驟（3)具體計(jì)算分為兩步： 第一步： Ml f med fmin M2 f med fmax 其中fmed為矩形窗口內(nèi)的中值；f max，fmin分別為最大值和最小值；若1> 0且1< 0， 則轉(zhuǎn)入第二步，否則增加濾波窗Su的尺寸重復(fù)第一步；如果濾彼窗S xy的大小達(dá)到S _，則 將f(i，j)作為輸出值； 第二步： N1= f (i, j)-f min N2= f (i, j)-f max 如果N1>0且N2〈0,輸出f(i，j)，否則輸出fmed。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步衛(wèi)星山火監(jiān)測(cè)弱信號(hào)分層去噪方法，其特征在于，所述 步驟（4)是使用下面的Daubechies小波系消除高斯噪聲，二維小波函數(shù)和尺度函數(shù)通過(guò)一 維小波函數(shù)和尺度函數(shù)經(jīng)過(guò)張量積變化得到，建立二維小波函數(shù)如下：
其中，步⑴為一維小波函數(shù)，Uj)為一維平滑函數(shù)，去噪后進(jìn)行小波重構(gòu)，得到小波 重構(gòu)信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步衛(wèi)星山火監(jiān)測(cè)弱信號(hào)分層去噪方法，其特征在于，所述 步驟（5)使用以下方法進(jìn)行信號(hào)合成：將步驟（2)得到的信號(hào)主體輪廓與步驟（3)到步驟 (4)得到的分區(qū)濾波信號(hào)由上至下進(jìn)行疊加，得到最終輸出信號(hào)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種同步衛(wèi)星山火監(jiān)測(cè)弱信號(hào)分層去噪方法，屬于同步衛(wèi)星數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域。本方法包括：(1)將衛(wèi)星信號(hào)讀入二維數(shù)字矩陣；(2)利用Roberts算子提取信號(hào)主體輪廓；(3)通過(guò)自適應(yīng)空間濾波消除椒鹽噪聲；(4)通過(guò)小波分解與重構(gòu)消除高斯噪聲；(5)進(jìn)行信號(hào)合成，輸出去噪后的衛(wèi)星信號(hào)。通過(guò)理論模型及實(shí)際衛(wèi)星數(shù)據(jù)測(cè)試，本方法去噪效果明顯，具有較強(qiáng)的針對(duì)性。
【IPC分類(lèi)】G06T5-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104820975
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510256558
【發(fā)明人】陸佳政, 楊勝杰, 方針, 李波, 張紅先, 蔣正龍, 趙純
【申請(qǐng)人】湖南省湘電試研技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年5月19日