一种灵敏感知自由衰减信号的方法、系统及设备技术方案

一种灵敏感知自由衰减信号的方法，该方法先对自由衰减信号进行标准时频变换，得到该信号的标准时频结构，并建立对应的标准时频结构库，然后基于自由衰减信号的标准时频结构以及建立的标准时频结构库，通过相似度理论得到该信号在各时刻的累积和谐度，生成累积和谐度谱。本发明专利技术显著提升了自由衰减信号的感知灵敏度与分辨率。度与分辨率。度与分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种灵敏感知自由衰减信号的方法、系统及设备


[0001]本专利技术属于信号处理领域，具体涉及一种灵敏感知自由衰减信号的方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]对于时间序列中的和谐信号，现有技术主要通过Fourier来分析感知，若时间序列中存有和谐信号，其Fourier谱中就会出现相应的谱线，谱线的高度大致反映了该和谐信号的强度。如果某个和谐信号的强度很弱，那么Fourier谱中的谱线就会很矮，此时很可能会被噪声淹没，因此采用Fourier变换很难发现强度微弱的和谐信号。例如，在如图1所示的核磁共振FID(free induced decay signal，自由感应衰减信号)信号数据的Fourier谱中，某些微弱的和谐信号的谱线会被1150Hz处的巨峰所掩盖，也就无法感知这些和谐信号的存在。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种能够灵敏感知自由衰减信号的方法、系统及设备。
[0004]为实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种灵敏感知自由衰减信号的方法，依次包括以下步骤：
[0006]步骤A、对自由衰减信号进行标准时频变换，得到该信号的标准时频结构，并建立对应的标准时频结构库；
[0007]步骤B、基于自由衰减信号的标准时频结构以及建立的标准时频结构库，通过相似度理论得到该信号在各时刻的累积和谐度，从而生成累积和谐度谱。
[0008]所述步骤B基于以下公式计算累积和谐度：
[0009][0010]上式中，为s时刻频率对应的累积和谐度，为自由衰减信号f(t)的标准时频结构，f(t)∈C，C为复数，τ为时间，Φ(τ)为标准时频结构库，R为实数域。
[0011]所述步骤A根据以下公式进行标准时频变换：
[0012][0013][0014]上式中，为自由衰减信号f(t)的标准时频，f(t)∈C，C为复数，为核函数向右平移时间τ，上划线
‑
表示共轭，R为实数域，为关于频率的实
函数，w(
·
)为标准窗函数，i表示虚数。
[0015]所述步骤A在进行标准时频变换前，对自由衰减信号进行频段划分设置。
[0016]步骤A中，所述标准时频结构库Φ(τ)采用以下公式计算得到：
[0017][0018][0019]上式中，为τ时刻第j个频率对应的标准时频结构，j＝1,2,
…
,K，K为划分的频率数，i表示虚数。
[0020]一种灵敏感知自由衰减信号的系统，包括标准时频变换模块、标准时频结构库建立模块、累积和谐度谱生成模块；
[0021]所述标准时频变换模块用于对自由衰减信号进行标准时频变换，得到该信号的标准时频结构；
[0022]所述标准时频结构库建立模块用于建立标准时频结构库；
[0023]所述累积和谐度谱生成模块用于基于自由衰减信号的标准时频结构以及建立的标准时频结构库，通过相似度理论得到该信号在各时刻的累积和谐度，生成累积和谐度谱。
[0024]一种灵敏感知自由衰减信号的设备，包括处理器以及存储器；
[0025]所述存储器用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；
[0026]所述处理器用于根据所述计算机程序代码中的指令执行前述的灵敏感知自由衰减信号的方法。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0028]本专利技术一种灵敏感知自由衰减信号的方法先对自由衰减信号进行标准时频变换，得到该信号的标准时频结构，并建立对应的标准时频结构库，然后基于自由衰减信号的标准时频结构以及建立的标准时频结构库，通过相似度理论得到该信号在各时刻的累积和谐度，从而生成累积和谐度谱，该方法以标准时频变换为基础，结合相似度理论生成和谐度谱图，充分凸显时间序列的和谐度，从而灵敏感知时间序列中的和谐信号、尤其是微弱和谐信号的存在，该和谐度谱图在感知灵敏度与分辨率上远优于传统的Fourier谱。因此，本专利技术显著提升了自由衰减信号的感知灵敏度与分辨率。
附图说明
[0029]图1为核磁共振FID信号的Fourier谱图。
[0030]图2为本专利技术的流程图。
[0031]图3为实施例1生成的累积和谐度谱图。
[0032]图4为实施例3所述系统的框架图。
[0033]图5为实施例4所述设备的结构图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0035]实施例1：
[0036]参见图2，一种灵敏感知自由衰减信号的方法，其针对核磁共振FID信号，依次按照以下步骤进行：
[0037]1、针对核磁共振FID信号，进行频段划分设置，如需要分析1
‑
100Hz频段，可将该频段划分为多个频率，各相邻频率的差值为0.5Hz。
[0038]2、根据下式对FID信号进行标准时频变换，得到该信号的标准时频结构：
[0039][0040][0041]上式中，为FID信号f(t)的标准时频变换，f(t)∈C，C为复数，为核函数向右平移时间τ，上划线
‑
表示共轭，R为实数域，为关于频率的实函数，本实施例中，即标准时频变换采用标准小波变换，基本小波为φ(t)＝w(t)exp(it)，w(
·
)为标准窗函数，本实施例采用标准Gauss窗，即i表示虚数。
[0042]同时，基于标准时频结构中的频率参数建立对应的标准时频结构库，标准时频结构库Φ(τ)采用以下公式计算得到：
[0043][0044][0045]上式中，为τ时刻第j个频率对应的标准时频结构，j＝1,2,
…
,K，K为划分的频率数。
[0046]3、基于如下相似度理论得到该信号在各时刻的累积和谐度，生成如图3所示的累积和谐度谱：
[0047][0048]上式中，为s时刻频率对应的累积和谐度。
[0049]通过对比图1和图3可以发现，本实施例生成的累积和谐度谱图不仅能够展示出Fourier谱中能够识别的所有信号峰，而且在Fourier谱中被1150Hz处的巨峰所掩盖的位于1155Hz处的信号也能在该累积和谐度谱图中清楚显示，信号放大效果更佳。这也说明了本
专利技术所述方法在感知灵敏度和分辨率上要远优于传统的Fourier谱。
[0050]实施例2：
[0051]本实施例针对如下单频自由衰减信号：
[0052][0053]上式中，为角频率，为初始相位，
[0054]采用实施例1所述方法对上述信号进行标准时频变换，得到如下标准时频结构：
[0055][0056]同时，建立如下结构的标准时频结构库：
[0057][0058]基于实施例1所采用的相似度理论，得到该信号在各时刻的累积和谐度ρ(τ)。
[0059]对于积分区域D∈{t|0≤t≤τ,τ≤X}，根据函本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种灵敏感知自由衰减信号的方法，其特征在于：所述方法依次包括以下步骤：步骤A、对自由衰减信号进行标准时频变换，得到该信号的标准时频结构，并建立对应的标准时频结构库；步骤B、基于自由衰减信号的标准时频结构以及建立的标准时频结构库，通过相似度理论得到该信号在各时刻的累积和谐度，从而生成累积和谐度谱。2.根据权利要求1所述的一种灵敏感知自由衰减信号的方法，其特征在于：所述步骤B基于以下公式计算累积和谐度：上式中，为s时刻频率对应的累积和谐度，为自由衰减信号f(t)的标准时频结构，f(t)∈C，C为复数，τ为时间，Φ(τ)为标准时频结构库，R为实数域。3.根据权利要求1或2所述的一种灵敏感知自由衰减信号的方法，其特征在于：所述步骤A根据以下公式进行标准时频变换：所述步骤A根据以下公式进行标准时频变换：上式中，为自由衰减信号f(t)的标准时频，f(t)∈C，C为复数，为核函数向右平移时间τ，上划线
‑
表示共轭，R为实数域，为关于频率的实函数，w(
·
)为标准窗函数，i表示虚数。4.根据权利要求1或2所述的一种灵敏感知自由衰减信号的方法，其特征在于：所述步骤A在进行标准时频变换前，对自由衰减信号进行频段划分设置。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳林涛，王国成，苏晓庆，孙雪鹏，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：