RU2556319C1 - Способ двухпараметрического анализа случайных сигналов на основе измеренных данных для 1-го и 2-го моментов - Google Patents
Способ двухпараметрического анализа случайных сигналов на основе измеренных данных для 1-го и 2-го моментов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2556319C1 RU2556319C1 RU2014115888/28A RU2014115888A RU2556319C1 RU 2556319 C1 RU2556319 C1 RU 2556319C1 RU 2014115888/28 A RU2014115888/28 A RU 2014115888/28A RU 2014115888 A RU2014115888 A RU 2014115888A RU 2556319 C1 RU2556319 C1 RU 2556319C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- sample
- value
- average
- measurements
- Prior art date
Links
Landscapes
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Изобретение относится к обработке случайных сигналов при решении широкого круга научных и технических задач. Проводят выборочные измерения величины анализируемого сигнала, при этом выборка может состоять из произвольного числа измерений сигнала. Затем на основе данных выборочных измерений вычисляют среднее по выборке значение сигнала и среднее по выборке значение квадрата сигнала и, используя рассчитанные среднее по выборке значение сигнала и среднее по выборке значение квадрата сигнала, с помощью специальной программы для ЭВМ по формулам вычисляют значения искомых параметров: средней величины сигнала и дисперсии шума. Технический результат заключается в оптимизации процесса шумоподавления при обработке случайного сигнала путем одновременного расчета сигнала и шума и последующей фильтрации анализируемого Райсовского сигнала для извлечениия полезной информации из полученных данных, в частности, в системах медицинской диагностики, при магнитно-резонансной визуализации и т.п. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к информатике, анализу и обработке случайных сигналов при решении широкого круга научных и технических задач. Изобретение может использоваться, в частности, в системах обработки данных и изображений в устройствах магнитно-резонансной визуализации, в системах ультразвуковой диагностики, в радарах и т.п.
При решении технических задач, связанных с анализом и обработкой случайных сигналов, достаточно распространенной является ситуация, когда выходной сигнал представляет собой сумму искомого исходного сигнала и случайного шума, образованного многими независимыми нормально-распределенными слагаемыми с нулевым средним значением, а измеряемой и анализируемой величиной является амплитуда, или огибающая суммарного сигнала. При этом, как известно, амплитуда анализируемого сигнала подчиняется распределению Райса [1]. При анализе и обработке случайных сигналов основной решаемой задачей является фильтрация анализируемого сигнала, т.е. восстановление полезного сигнала из зашумленного.
Известно использование так называемого однопараметрического способа анализа сигналов с целью шумоподавления в условиях распределения Райса. Однопараметрический подход к решению данной задачи основан на оценке только одного параметра - средней величины полезного сигнала, в предположении, что второй статистический параметр - дисперсия шума - является известным a priori, [2]. На практике данное условие никогда не выполняется. Поэтому значительный интерес представляет возможность расчета обоих априорно неизвестных параметров: величины сигнала и дисперсии шума - на основании выборочных измерений в условиях распределения Райса.
Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в разработке способа двухпараметрического анализа Райсовских сигналов, состоящего в одновременном определении сразу двух параметров анализируемого случайного сигнала: средней величины сигнала и дисперсии шума, на основе измеренных данных для 1-го и 2-го моментов анализируемого Райсовского сигнала. Решение этой задачи обеспечивает получение гораздо более корректных оценок величины сигнала и шума, чем при использовании однопараметрического способа. Технический результат, достигаемый при решении поставленной технической задачи, состоит в оптимизации процесса шумоподавления при обработке случайного сигнала путем одновременного расчета сигнала и шума и последующей фильтрации анализируемого Райсовского сигнала для извлечения полезной информации из полученных данных, в частности, в системах медицинской диагностики, при магнитно-резонансной визуализации и т.п.
При решении задачи фильтрации случайного, зашумленного сигнала используются известные формулы для 1-го и 2-го моментов Райсовского сигнала x, [3]:
Выражения (1) используются для вычисления искомых параметров v и σ2., при этом v - средняя величина исходного сигнала, σ2 - дисперсия шума, характеризующая уровень шума в результирующем сигнале. В формуле (1) чертой сверху обозначено усреднение по бесконечно большому числу измерений. На практике число измерений в выборке ограничено, но при достаточно большом числе измерений в формуле (1) правые части уравнений
и
можно заменить на средние значения по выборке измерений и использовать эти измеренные значения моментов для расчета искомых параметров v и σ2. Из формул (1) получаем следующие выражения для v и σ2:
В уравнении (3) введены обозначения: I0(z) и I1(z) - модифицированные функции Бесселя первого рода нулевого и первого порядков соответственно. Для вычисления коэффициента r, т.е. для решения уравнения (3), используется специально разработанная программа для ЭВМ.
Таким образом, предлагаемый двухпараметрический метод ММ12 позволяет рассчитать искомые параметры v и σ2 непосредственно по формулам (2) на основании данных, полученных в результате выборочных измерений анализируемого сигнала и посредством решения уравнения (3), в котором используются полученные выборочные данные.
Предлагаемый способ представляет собой следующую последовательность действий:
- проводят выборочные измерения анализируемого сигнала, при этом выборка может состоять из произвольного числа измерений величины сигнала, но чем больше это число, тем выше точность предлагаемого способа расчета искомых статистических параметров;
- по полученным выборочным данным вычисляют среднее по выборке значение сигнала и среднее по выборке значение квадрата сигнала, соответствующие измеренным величинам первого
и второго
моментов анализируемого сигнала;
- подставляя полученные данные в уравнение (3) с помощью специальной программы для ЭВМ находят корень данного уравнения - коэффициент r;
- на основе полученного значения для r по формулам (2) вычисляют искомые параметры: среднюю величину сигнала v и дисперсию шума σ2.
Заявленный способ двухпараметрического анализа может использоваться в широком круге задач, в которых измеряется и анализируется амплитуда, или огибающая сигнала, т.е. в условиях распределения Райса. В частности, к таким задачам относится задача анализа и обработки сигнала, формирующего магнитно-резонансное изображение, [4].
Хотя настоящее изобретение описано на примере конкретных вариантов его осуществления, для специалистов будут ясны возможности многочисленных модификаций данного изобретения, не выходящие за границы объема его правовой охраны, определяемого прилагаемой формулой.
Источники информации
[1] Rice, S.О. "Mathematical analysis of random noise," Bell Syst. Technological J., vol. 23, p.282, 1944.
[2] K.K. Talukdar, W.D. Lawing, "Estimation of the parameters of Rice distribution" J. Acoust. Soc. Amer., vol. 89, no. 3, pp. 1193-1197, Mar. 1991.
[3] Park J.H., Jr. Moments of generalized Rayleigh distribution // Q. Appl. Math., vol. 19, no. 1, pp. 45-49, 1961.
[4] T.B. Яковлева. Двухпараметрический метод моментов для расчета сигнала и шума в условиях Райсовского распределения: теория. Труды 21-ой Международной конференции «Математика. Компьютер. Образование», г. Дубна, 3-8 февраля 2014 г
Claims (2)
1. Способ двухпараметрического анализа случайных сигналов на основе измеренных данных для 1-го и 2-го моментов в условиях распределения Райса,. характеризующийся тем, что проводят выборочные измерения величины анализируемого сигнала, при этом выборка может состоять из произвольного числа измерений сигнала, отличающийся тем, что
- на основе данных выборочных измерений вычисляют среднее по выборке значение сигнала и среднее по выборке значение квадрата сигнала,
- используя рассчитанные среднее по выборке значение сигнала и среднее по выборке значение квадрата сигнала, с помощью специальной программы для ЭВМ по формулам вычисляют значения искомых параметров: средней величины сигнала и дисперсии шума.
- на основе данных выборочных измерений вычисляют среднее по выборке значение сигнала и среднее по выборке значение квадрата сигнала,
- используя рассчитанные среднее по выборке значение сигнала и среднее по выборке значение квадрата сигнала, с помощью специальной программы для ЭВМ по формулам вычисляют значения искомых параметров: средней величины сигнала и дисперсии шума.
2. Способ двухпараметрического анализа случайных сигналов на основе измеренных данных для 2-го и 4-го моментов по п.1, отличающийся тем, что вычисленные значения искомых параметров: средней величины сигнала и дисперсии шума - используют для последующей фильтрации случайного сигнала от шума, принимая за значение сигнала вычисленное значение параметра средней величины сигнала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014115888/28A RU2556319C1 (ru) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | Способ двухпараметрического анализа случайных сигналов на основе измеренных данных для 1-го и 2-го моментов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014115888/28A RU2556319C1 (ru) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | Способ двухпараметрического анализа случайных сигналов на основе измеренных данных для 1-го и 2-го моментов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2556319C1 true RU2556319C1 (ru) | 2015-07-10 |
Family
ID=53538758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014115888/28A RU2556319C1 (ru) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | Способ двухпараметрического анализа случайных сигналов на основе измеренных данных для 1-го и 2-го моментов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2556319C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2781675C1 (ru) * | 2021-12-24 | 2022-10-17 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук" (ФИЦ ИУ РАН) | Способ определения размера структурных образований при ультразвуковой визуализации |
-
2014
- 2014-04-22 RU RU2014115888/28A patent/RU2556319C1/ru active IP Right Revival
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
K.K. Talukdar, W.D. Lawing, "Estimation of the parameters of Rice distribution" J. Acoust. Soc. Amer., vol. 89, no. 3, pp. 1193-1197, Mar. 1991. Lauwers, L, "Estimating the parameters of a Rice distribution: A Bayesian approach", Instrumentation and Measurement Technology Conference, 2009. I2MTC '09. IEEE, 114 - 117, 5-7 May 2009. Abdi, A., "On the estimation of the K parameter for the Rice fading distribution", Communications Letters, IEEE (Volume:5, Issue:3), 92-94, March 2001 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2781675C1 (ru) * | 2021-12-24 | 2022-10-17 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук" (ФИЦ ИУ РАН) | Способ определения размера структурных образований при ультразвуковой визуализации |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hoseini et al. | Estimating ultrasonic time of flight using envelope and quasi maximum likelihood method for damage detection and assessment | |
Veraart et al. | Weighted linear least squares estimation of diffusion MRI parameters: strengths, limitations, and pitfalls | |
KR102332464B1 (ko) | 분석 데이터로부터 전단파 추정 | |
KR101854285B1 (ko) | 음향 방사력 임펄스 이미징에서의 성긴 트래킹 | |
JP2019500932A5 (ru) | ||
JP6604272B2 (ja) | 超音波診断装置及び超音波信号処理方法 | |
Kijanka et al. | Two-point frequency shift method for shear wave attenuation measurement | |
Van Pamel et al. | Numerical simulations of ultrasonic array imaging of highly scattering materials | |
US20200163649A1 (en) | Estimating Phase Velocity Dispersion in Ultrasound Elastography Using a Multiple Signal Classification | |
RU2014135771A (ru) | Способ и устройство для обработки сейсмических данных | |
Gulich et al. | The effects of observational correlated noises on multifractal detrended fluctuation analysis | |
Landi et al. | A stopping criterion for iterative regularization methods | |
US11517289B2 (en) | Method and apparatus for acquiring motion information | |
Warbal et al. | Performance comparison of commonly used photoacoustic tomography reconstruction algorithms under various blurring conditions | |
RU2556319C1 (ru) | Способ двухпараметрического анализа случайных сигналов на основе измеренных данных для 1-го и 2-го моментов | |
CN109044402A (zh) | 一种基于超声弹性成像技术的脂肪肝诊断系统 | |
JP2016067590A (ja) | 放射線画像解析装置、方法、及びプログラム | |
Mehtälä et al. | Estimation and interpretation of heterogeneous vaccine efficacy against recurrent infections | |
RU2556318C1 (ru) | Способ двухпараметрического анализа случайных сигналов на основе измеренных данных для 2-го и 4-го моментов | |
Tehrani et al. | A deep learning approach for patchless estimation of ultrasound quantitative parametric image with uncertainty measurement | |
Jin et al. | An open-source radon-transform shear wave speed estimator with masking functionality to isolate different shear-wave modes | |
CN103534610B (zh) | 平滑化方法以及平滑化装置 | |
RU2555501C1 (ru) | Способ двухпараметрического анализа случайных сигналов | |
Yakovleva | Study of Accuracy of the Signal Reconstruction against the Noise Background by Maximum Likelihood Technique at Two-parameter Analysis of Rician Data | |
JP2007020594A (ja) | 脳機能測定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160423 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180525 |
|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20180706 |