基于小波的植物电信号降噪方法研究.pdf

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1、92西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechnology(2013)Vo1．29No．1文章编号：10064710(2013)01-0092-06基于小波的植物电信号降噪方法研究高翔，习岗，刘锴，刘青(西安理工大学理学院，陕西西安710054)摘要：为了探索植物电信号的降噪方法，本研究以玉米叶片电信号为材料，分析了基于小波变换模极大值降噪、阈值降噪和空域相关性降噪三种方法在植物电信号降噪中的应用，分别通过功率谱分析和噪声的高斯拟合对三种方法的降噪结果进行对比分析。研究结果表明，对噪声进行高斯拟合可以在信噪比未知的情况下判断降噪效果的好坏，在基于小波的三种降

2、噪方法中，小波阈值降噪在植物电信号研究中是理想的降噪方法。关键词：植物电信号；小波降噪；高斯拟合；功率谱分析中图分类号：TN911．72文献标志码：ATheStudyofDe-NoisingMethodAboutPlantElectricalSignalBasedonWaveletGAOXiang，XIGang，LIUKai，LIUQing(FacultyofScience，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710054，China)Abstract：Inordertoexplorede—noisingmethodaboutplantelectricalsig

3、nal，thispaperstudiestheap-plicationofmodulusmaximade—noisingmethod，thresholdde-noisingmethodandspatialcorrelationde—noisingmethodbasedonwavelettransforminmaizeleaveselectricalsigna1．Then，acomparativeanalysisamongthede-noisingresultsofthreemethodsismadethroughthepowerspectrumanalysisandnoisefit--rin

4、g．Theresultsshowthatnoisefittingcanmakethejudgmentofnoise—reductioneffectqualityiftheratioofsignal-to-noiseisunknownandwaveletthresholdde-·noisingcanbethemoreexcellentmethodinstudyofplantelectricalsigna1．Keywords：plantelectricalsignal；waveletde—noising；Gaussianfitting；powerspectralanalysis植物电信号、化学信

5、号、力学信号和水信号等构几十个mV之间，频率一般不超过5Hz。处理不当成了植物的信息系统¨J。电信号能够迅速地从植极易造成信号失真。同时，噪声干扰信号与微弱的物内的一点向另一点进行长距离的信息传递¨。J，植物电信号占据着大致相同的频带¨，给植物电信比化学信号的传递更加迅速和有效J，并且能够影号的准确提取带来了很大难度。如何在保证有用信响呼吸代谢、光合作用、水分吸收和气孑L导度变化等号的前提下，最大程度地降低植物电信号采集中的核心生理过程引。一般认为，植物通过电信号(指噪声成为植物电信号研究和应用中非常重要的基础的是植物电信号)一方面在组织和器官中传递信息问题。小波分析二十世纪八十年代兴起，为

6、植物电流，另一方面直接参与控制调节以使植物对环境变信号的研究带来了新的契机⋯J。经小波变换分析化做出特殊反应J。随着植物电信号研究的深入的信号，不仅有较好的相位特性，且不损失信号的频有可能建立一门新的学科——植物神经生物率成分，十分适用于分析处理随机微弱的植物电学l8，同时产生出一类基于电信号评价植物状态信号。。变化的早期预警和实时评估的检测新技术。因此，目前，基于小波主要有三种方法，即：降噪植物电信号的研究具有非常重要的意义。法、小波变换模极大值降噪、阈值降噪和空域相关性植物电信号低频且微弱，其幅值在几个pV到降噪。这三种方法出发点不同，降噪效果也各不相收稿日期：2012—11—10基金项

7、目：国家自然科学基金资助项目(50977079，51277151)。作者简介：高翔，女，硕士生，研究方向为生物电信号的分析和应用。E—mail：gx871009@126．con。习岗，男，教授，研究方向为生物物理学和生物光子学。E—mail：xig@xaut．edu．cn。高翔等：基于小波的植物电信号降噪方法研究93同。虽然这三种方法已有广泛应用¨J，但在植物度的小波系数；电信号降噪方面仍未见有研究报道。因此