基于改进双树复小波的光谱去噪算法研究.pdf

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1、第３７卷第９期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ９２０１６年９月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｅｐ．２０１６基于改进双树复小波的光谱去噪算法研究张立国，胡永涛，张淑清，李军锋，吴迪，姜万录（燕山大学电气工程学院秦皇岛０６６００４）摘要：为了消除可见光近红外光谱噪声，提高利用光谱曲线进行信息提取的精度，提出一种改进双树复小波变换（ＤＴＣＷＴ）的后验估计及广义形态滤波的光谱去噪方法。首先对带噪信号进行双树复小波分解，将信号的高频部分和低频部分进行分离。然后分别采用最大后验（ＭＡＰ）估计算法

2、和广义形态学滤波（ＧＭＦ）对高频系数和低频系数进行去噪处理。最后对去噪后的高频系数和低频系数进行ＤＴＣＷＴ反变换，得到去噪光谱。对ＵＳＧＳ光谱库中的植被光谱以及铁铝榴石光谱进行实验，结果表明该方法易于实现，去噪效果理想，是一种很好的可见光近红外光谱去噪方法。关键词：可见光近红外光谱；双树复小波；最大后验估计；广义形态滤波；去噪中图分类号：ＴＰ７５１．１ＴＨ１８３．３文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：１４０．３０２５Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍｄｅｎｏｉｓｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｉｍｐｒｏｖｅｄｄｕａｌｔｒｅｅｃｏｍｐｌ

3、ｅｘｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍＺｈａｎｇＬｉｇｕｏ，ＨｕＹｏｎｇｔａｏ，ＺｈａｎｇＳｈｕｑｉｎｇ，ＬｉＪｕｎｆｅｎｇ，ＷｕＤｉ，ＪｉａｎｇＷａｎｌｕ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ０６６００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｍｏｖｅｔｈｅｎｏｉｓｅｉｎｔｈｅｖｉｓｉｂｌｅａｎｄｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒａａｎｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｗ

4、ｉｔｈｔｈｅｓｐｅｃｔｒｕｍ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｄｕａｌｔｒｅｅｃｏｍｐｌｅｘｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＤＴＣＷＴ）ｄｅｎｏｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｍａｘｉｍｕｍａｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ（ＭＡＰ）ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｎｄｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｆｉｌｔｅｒ（ＧＭＦ）ｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｎｏｉｓｙｓｉｇｎａｌｉｓｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｉｎｔｏｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐａｒｔｓｗｉｔｈｔｈｅＤＴＣＷＴ．Ｔｈｅｎ，ＭＡＰｅｓｔｉｍ

5、ａｔｉｏｎａｎｄＧＭＦａｒｅａｄｏｐｔｅｄｆｏｒｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｅｎｏｉｓｉｎｇｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｅｎｏｉｓｅｄｓｐｅｃｔｒｕｍｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｒｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｎｇｄｅｎｏｉｓｅｄｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐａｒｔｓ．ＶｅｇｅｔａｂｌｅｓａｎｄａｌｍａｎｄｉｎｅｉｓｓｐｅｃｔｒａｆｒｏｍｔｈｅＵＳＧＳｓｐｅｃｔｒａｌｌｉｂｒａｒｙａｒｅｕｓｅｄｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈ

6、ａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｉｄｅａｌｆｏｒｄｅｎｏｉｓｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｉｓｅａｓｉｅｒｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔ．Ａｇｏｏｄｄｅｎｏｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄｆｏｒｖｉｓｉｂｌｅａｎｄｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒａ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｓｉｂｌｅａｎｄｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｕｍ；ｄｕａｌｔｒｅｅｃｏｍｐｌｅｘｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｍａｘｉｍｕｍａｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｆｉｌｔｅｒ；ｄｅｎｏｉｓ

7、ｉｎｇ［５］［６］理、信号去噪等领域中得到广泛应用。然而，由于小１引言波阈值去噪仅能去除高频噪声，对于混杂在低频细节的噪声无能为力，因此需采用其他方法去除低频噪声。形受大气、光照、温度、湿度等环境因素以及传感器的态滤波器具有运算速度快、算法简单的优点，已经在光谱［７８］影响，可见光近红外光谱含有大量随机白噪声。通常认分析中得到成功应用。为噪声分布在高频部分，小波阈值去噪广泛应用于在光将ＤＴＣＷＴ应用于可见光近红外光谱去噪处理中并［１３］谱去噪中，对光谱信号进行小波分解，然后对高频系对ＤＴＣＷＴ算法改进，提出了基于ＤＴＣＷＴ

8、的最大后验数进行阀值处理从而达到去噪的目的。由于双树复小波（ｍａｘｉｍｕｍａｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ，ＭＡＰ）估计及广义形态滤波［４］变换（ｄｕａｌｔｒｅｅｃｏｍｐｌｅｘｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＤＴＣＷＴ）具（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｆｉｌｔｅ