基于改進短時傅里葉變換的磁共振隨機噪聲消減方法*

林婷婷 李玥 高興 萬玲?

1) (吉林大學儀器科學與電氣工程學院, 長春 130026)

2) (吉林大學, 地球信息探測儀器教育部重點實驗室, 長春 130026)

磁共振測深法(magnetic resonance sounding, MRS)具有無需鉆探即可直接探測地下水含量的優勢, 但是極低的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)限制了該方法的大范圍應用, 目前的研究工作主要集中在消除MRS信號中的尖峰噪聲和工頻諧波噪聲上, 而隨機噪聲由于其無規律性導致難以消除, 但是它的影響不容忽視.目前MRS隨機噪聲的消減常采用疊加法, 需要重復采集數據疊加平均來達到消噪目的, 探測時間長且消噪效果有限.針對這一問題, 本文提出了一種改進的短時傅里葉變換方法, 該方法通過處理單次采集的MRS包絡信號來降低數據量, 提高數據處理效率.改進的短時傅里葉變換方法采用解析信號代替常規短時傅里葉變換中的實值信號, 提高MRS信號時頻域瞬時幅度的準確度, 得到MRS信號的高精度時頻分布, 然后提取時頻域峰值幅度和峰值相位重構信號來消除隨機噪聲.仿真實驗和實測數據處理結果表明, 該方法能夠直接處理單次采集數據, 在信噪比高于-17.21 dB的情況下可有效提取MRS信號, 實現隨機噪聲的壓制, 且與傳統疊加法相比, 信噪比最多可提高27.88 dB, 均方根誤差最多縮小36.44倍, 參數估計值更加準確.本文的研究結果為利用MRS獲取準確的地下水分布情況奠定了良好的基礎.

1 引 言

磁共振測深法(magnetic resonance sounding,MRS)是一種用于水文地質調查的非侵入式地球物理方法[1-3], 由于其對質子……