序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇噪聲污染定義范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：冷卻塔 噪聲污染 防治對策

中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（b）-0162-02

隨著建筑業的快速發展，大量賓館、大型商場、高檔公寓（別墅）以及高檔辦公樓等民用建筑不斷涌現，這些建筑普遍采用中央空調系統制冷。冷卻塔作為中央空調熱量交換的關鍵設備在工作過程中產生一定噪聲，影響周邊的聲環境質量，冷卻塔噪聲污染已成為投訴的主要噪聲源之一，倍受公眾關注。如何有效控制冷卻塔噪聲污染，不僅是國家環保主管部門的要求，也是實踐科學發展觀和構建和諧社會所亟待解決的重要科學問題。目前，業主在冷卻塔選型時，未充分考慮到環境敏感性問題。在冷卻塔選型、選址方面均存在一些問題，為日后的冷卻塔噪聲污染問題留下隱患。該文提出了冷卻塔噪聲污染防治應從前期冷卻塔選址及選型階段就開始嚴格要求、科學評估，并伴隨整個冷卻塔安裝、運行過程，避免擾民現象的發生。在產生噪聲擾民現象后，應首先對冷卻塔的噪聲污染特征進行分析，選用具有針對性和可行性的治理措施對噪聲污染進行治理。

1.冷卻塔噪聲影響現狀

近年來，隨著建筑業的快速發展，大量賓館、大型商場、高檔公寓（別墅）以及高檔辦公樓等民用建筑不斷涌現，這些建筑普遍采用中央空調系統進行夏季制冷，中央空調一般需要配備相應的冷卻塔作為熱量交換設備實現制冷，冷卻塔工作過程中產生一定噪聲，勢必影響周邊的聲環境質量。

隨著城市的發展進步以及人們環境理念的提升，人們對聲環境質量的要求日益提高，冷卻塔噪聲污染越來越受到公眾關注，近而成為投訴最多的噪聲源之一。控制冷卻塔噪聲污染，不僅是國家環保的要求，而且也是實踐科學發展和構建和諧社會所必需的。通過對一些冷卻塔噪聲污染案例的調查，可以發現很多冷卻塔存在選型和選址上的失誤，這是導致冷卻塔噪聲擾民的一個重要的原因。另外，目前針對冷卻塔噪聲污染所采取的常規降噪措施，多數為被動措施，沒有針對性，并非行之有效。例如，設置隔聲屏障、加裝消聲彎頭等。在采取措施之前，未對冷卻塔的噪聲特點進行分析，往往不能使噪聲的削減達到最大化。

2.冷卻塔噪聲污染防治對策探討

鑒于當前冷卻塔噪聲污染防治所存在的問題，該文將從以下幾個方面提出冷卻塔噪聲污染防治對策：①冷卻塔選址；②冷卻塔選型；③冷卻塔安裝、運行、維護；④冷卻塔噪聲治理。

2.1冷卻塔選址

冷卻塔作為一個噪聲污染源，其選址將直接關系到其噪聲的影響范圍。目前所存在的冷卻塔噪聲擾民現象中，有一半以上存在選址問題。部分冷卻塔選址未考慮與周邊聲環境敏感點的防護距離，與住戶的直線距離不足20m。由于選址不當、缺少衰減距離，使得周邊住戶深受噪聲污染的影響。另有部分案例，將冷卻塔設置在商住樓的天面，由于冷卻塔的減震設施較差以及天面墻體厚度較小等原因，導致了冷卻塔與建筑物墻體之間的振動，帶來了中低頻噪聲污染。冷卻塔業主單位應在選址問題上慎重考慮，盡量避免將冷卻塔設置在敏感點較密集、距離較近的區域。應盡量將冷卻塔放置在對聲環境要求不高的區域。在冷卻塔放置點處，應避免出現諧振現象。除此之外，還應考慮到冷卻塔水霧對周邊環境的影響，避免出風口朝向敏感點。綜合考慮，冷卻塔選址應注意以下幾個方面。

（1）冷卻塔選址應盡量遠離住戶密集區等對聲環境要求較高的區域。

（2）冷卻塔選址應考慮到出風口水霧影響，避免水霧吹向敏感點。

（3）冷卻塔選址應避免位于狹小空間或兩棟建筑之間的夾縫區域，以免產生共振現象。

（4）若選址位于住戶樓頂，則應采取減震措施。

2.2冷卻塔選型

目前，在城市中使用的冷卻塔主要是機械通風橫流冷卻塔和機械通風逆流冷卻塔。

在城市中使用冷卻塔應結合所在區域的聲環境質量功能要求，在制冷量、安裝條件允許的前提下，盡量選取低噪聲型冷卻塔。

對于玻璃纖維強化塑料冷卻塔，若其單塔冷卻水量小于1000m3/h、依靠機械通風且裝有填料的開式冷卻塔，一般定義為中小型冷卻塔，其產品噪聲等級分為P普通型、C低噪聲型、D超低噪聲型以及G業型，具體分類噪聲指標詳見表1。目前，多數冷卻塔廠家均可提供低噪聲型及超低噪聲型冷卻塔。

如若受其他條件的限制，不能選用低噪聲型冷卻塔，則應考慮到后期的冷卻塔噪聲治理的可行性。從冷卻塔選址等方面嚴格要求，遠離環境敏感區域為后期冷卻塔治理創造前提條件。

2.3冷卻塔安裝及維護

在諸多冷卻塔噪聲污染案例中，我們發現有一部分冷卻塔的噪聲污染是由于冷卻塔的安裝施工質量較差而導致的。例如有的冷卻塔選擇安裝在商住樓樓頂，但商住樓在建設過程中未考慮到在樓頂安裝冷卻塔的問題，樓頂未加厚，冷卻塔底部也未作加強減震設施。在安裝冷卻塔運行后，由于冷卻塔與樓頂墻體的振動，導致了結構傳聲，給頂樓住戶帶來了很大的影響。另有部分冷卻塔，在運行一段時間后，由于風機齒輪磨損等原因，導致其異響越來越大，對周圍環境的影響也越來越大。所以，冷卻塔在安裝過程中應根據冷卻塔自身及選址周邊環境特性等具體情況，采取相應的措施減小其可能帶來的影響。在冷卻塔日常運行的過程中，業主單位應監督冷卻塔安裝單位定期進行維護，保證冷卻塔的有效、達標運行。

2.4冷卻塔噪聲治理

若在采取了上述措施后，仍產生了冷卻塔噪聲產生擾民現象，冷卻塔業主單位應首先請冷卻塔廠家對冷卻塔的運行情況進行檢查。查看有無存在設備老化或質量問題。對問題部件進行及時更換，對質量問題進行及時維修。在排除上述問題后，若仍存在噪聲擾民現象，則業主單位應委托專業監測機構對冷卻塔的噪聲污染特性進行分析，確定冷卻塔的噪聲源及其特性，有針對性的提出治理措施。

若噪聲源呈中高頻特性，則應考慮對冷卻塔進行隔音措施處理。若噪聲源呈低頻特性，則應考慮對冷卻塔進行吸音、消音處理。若噪聲源呈寬頻特性，則應考慮幾種措施相結合的方式進行綜合治理。若冷卻塔所在位置無條件進行降噪治理，不能解決噪聲污染問題，則應考慮更換冷卻塔或重新選址。

3.結語

冷卻塔的噪聲治理是一個系統的工程。冷卻塔噪聲污染防治應從前期冷卻塔選址及選型階段就開始嚴格要求、科學評估，并伴隨整個冷卻塔安裝、運行過程，避免擾民現象的發生。

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關鍵詞：環境噪聲；污染；控制措施

噪聲是可以引起人們心理或者生理發生一定的改變，對人們日常生活以及工作具有一定的影響。噪聲的存在會導致人心情煩躁，不利于工作正常的開展，同時超出一定分貝的聲音。換一種說法就是只要對人的日常生活以及工作具有影響的均可以稱為噪聲。隨著社會的迅速發展，人們生活中機動車的出現、房屋建筑建設以及工業化生產均會產生噪聲，一定程度上影響了人們的生活以及工作。對于噪聲的感受是因人而異，不同的人對噪聲的定義不同，諸如一種聲音對一人說是噪聲，對另外一人來說并不是噪聲，其原因在于人對噪聲的敏感度不一致，所以可以說噪聲只是人們的一種感官存在。值得注意的是環境噪聲的存在終究影響不好，為此，有必要采取有效措施，加以控制，有利于保障人們的日常生活質量以及工作正常的開展。鑒于此，本文對“環境噪聲的危害污染及檢驗檢測控制措”進行深入探究顯得意義重大。

1.噪聲的來源

1.1交通運輸噪聲

隨著我國社會主義市場經濟的快速發展，有效推動了我國交通業的發展。與此同時人們生活水平的提升，機動車輛逐漸增多，方便了人們的日常出現，提高了生活質量。值得注意的是機動車輛的增多，其發出的噪聲已然成為了城市噪聲的主要來源之一。

1.2工業機械噪聲

近年來，我國社會主義市場經濟呈現穩步發展狀態，各類生產廠房的施工建設項目逐漸增多。對于不同類型的廠房其生產工以及生產設備的不同，產生的噪聲也是不同的。諸如一些機械加工零部件時，由于機械同不同零部件的摩擦，會產生不同的噪聲，一般情況下，這些聲音都超過了人們正常的收聽范圍，直接影響了工作人員的工作環境，不利于保障工作效率[1]。現階段，少部分生產廠對噪聲進行了處理，但是無法消除機械自身產生的噪聲。

1.3城市建筑噪聲

隨著社會經濟的發展，有效推動了城市建設發展，在市政工程施工建設時都會產生較為嚴重的噪聲。諸如在建筑工程現場施工時，發出的噪聲一般情況下在80分貝到120分貝，嚴重的影響了人的聽覺。

1.4社會噪聲

對于社會噪聲主要是人們日常的生活交際活動、音響設備以及家用電器。以上噪聲雖然并不是十分嚴重，但是由于這些噪聲產生在人們周邊，不利于鄰居的正常休息。一旦在他人休息區間制造出噪聲，不利于人與人之間關系的和諧。

2.噪聲污染的危害

噪聲是一種環境污染，在人們日常生活中以及工作中到處存在噪聲污染，由于噪聲污染并不會直接影響人的生命，導致噪聲污染并沒有引起人們的重視。隨著我國社會現代工業的發展，噪聲污染逐漸嚴重，已然與大氣污染、水污染成為了構成了環境污染的三大公害。對于噪聲的危害是具有多面性的，主要是生理以及心理方面的，不利于保障人們的日常生活質量以及工作效率的提高。對于噪聲污染主要主要以下幾個方面的內容，其一是噪聲影響了人耳部的不適，諸如產生耳鳴以及耳痛等感覺。人們一旦進入高強度的噪聲環境中工作，人就會逐漸產生諸多不適，就需要離開這種環境，人的不適才能得到有效的緩解。一旦人長時間處在噪聲環境中，人的聽覺將不會得到及時的恢復，嚴重的情況下，會直接導致人的耳聾‘其二是噪聲降低了人們的工作效率，其主要原因在于一旦聲音超出一定的分貝，將會導致人們的心情煩躁，不利于保障人們安心工作，從而直接導致工作效率降低。其三是引發疾病，從醫學研究中可以得知噪聲是造成心血管疾病的主要因素之一，噪聲污染會加速心臟衰老，如此一來，直接引發心理梗塞疾病[2]。此外，噪聲的存在直接導致人的消化系統出現問題，使得人出現食欲不振情況，不利于人的正常發育成長。最為主要的是噪聲對神經系統的損壞。其四是干擾正常休息以及睡眠，一個人保證正常的睡眠，有助于人們消除工作之后的疲勞。恢復自身體力。但是在休息過程中，具有較為嚴重的噪聲，將會直接影響睡眠質量。即使人們進入睡夢中，噪聲的存在會使得人進入多夢狀態，導致人的睡眠質量差。這種情況的經常發生，會導致人的神經衰落，從而引發各種疾病。

3.噪聲的檢測控制

對于噪聲的產生主要三個條件，分別是聲源、傳播介質以及接受體。為使噪聲污染得到有效的控制，有必要從以上三方面入手，具體內容如下：

3.1在聲源降低噪音

在上述分析中，從中可以了解到城市交通產生的噪聲是城市噪聲主要來源之一。對于城市交通噪聲的控制，最為直接有效的控制方法，就是對城市機動車輛的出行量加以控制，同時需要控制機動車輛高峰的出行。對于工業噪聲的控制，主要是采用低噪聲生產設備，就需要技術人員在經濟允許的情況下，設計出低噪的零部件，從而實現機械設備的整體降噪，同時需要改變生產工藝，諸如使用液壓代替沖壓。此外，在城市發展建設過程中，需要對建筑施工對周邊環境的影響引起足夠的重視，對于社會噪音的控制完全需要提高人們的綜合素質，才不會在他人休息時，發出噪聲[3]。

3.2用隔聲法降低噪聲

在現階段，在降低噪聲方法中隔聲應用最為廣泛，其主要是通過將噪聲源與人隔開，或者是斷開空氣介質的傳播，從而使得噪聲得到有效的控制[4]。對于隔聲方法的使用，一般分為兩種情況，其一是將噪聲源隔開，從根本上解決噪聲問題；其二是把人隔開。在實際噪聲控制中，最好的辦法就是將噪聲源隔開，主要是將噪聲源控制在一個狹小的空間，最為常用的隔聲設備有隔墻、隔聲罩以及隔聲屏障等。

3.3傳播途徑消聲

在傳播途徑中進行噪聲的控制，主要是采取種植樹木，其原因在于一旦聲波傳播過程中，途經綠化帶，綠化帶能夠吸收一部分的聲能，或者是將一部分的聲能加以分散，從而實現降噪[5]。根據有效數據顯示，綠化帶越多越有層次感，降噪的效果更為明顯。值得注意的是綠化帶在降噪的同時，對空氣具有一定的凈化作用，有利于人們生活環境的保護。

4.結語

綜上所述，隨著社會的發展，噪聲污染越來越嚴重，為此有必要對噪聲污染的控制引起足夠的重視，就需要在噪聲源開始加以控制，在噪聲傳播過程中，進行降噪處理。為使噪聲污染能夠得到有效的控制，還需要建立綜合管理長效機制，使得噪聲污染問題得到有效的解決。

參考文獻：

[1]張立科，王淑敏，楊風嶺，張德銀，范順利.環境噪聲污染的危害與控制對策研究[J].許昌學院學報，2011，02：99-101.

[2]楊志國，姜亢.城市噪聲污染管理中的GIS應用研究[J].環境科學與管理，2011，08：22-26.

[3]申琳，李曉剛.城市建筑施工噪聲污染防治對策研究[J].環境科學與管理，2015，12：120-123.

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關鍵詞 聲場；耦合；有限元；封閉聲腔

中圖分類號X5 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）50-0170-02

1 概述

1.1研究背景與研究目的

隨著近代工業的發展，環境污染也隨著產生，噪聲污染就是環境污染的一種，已經成為對人類的一大危害。噪聲污染與水污染、大氣污染、固體廢棄物污染被看成是世界范圍內3個主要環境問題，所以控制噪聲污染已成為環境保護的重要內容。噪聲污染按聲源的機械特點可分為：氣體擾動產生的噪聲、固體振動產生的噪聲、液體撞擊產生的噪聲以及電磁作用產生的電磁噪聲。按照來源分，則可分為交通噪音、工業噪音、建筑噪音、社會噪音、家庭生活噪音污染。

1.2 封閉聲腔結構-聲耦合分析的一些求解過程

有限元分析法當今最常見的是基于格林函數法的分析與研究，以封閉聲腔為模型,在考慮流固耦合作用的基礎上,結合流體格林函數和Helmholtz方程及其邊界條件,導出了各階聲壓模態對應的聲壓振幅響應公式;結合結構格林函數和板的振動方程及其邊界條件,導出了各階板模態對應的速度振幅響應公式。Dowell[1]等建立了彈性薄板聲腔系統的結構-聲耦合理論模型，分析了耦合系統的固有特性，并進行了實驗驗證。Kim[2]等人發展了Dowell的理論，在前人的基礎上，用阻抗和導納方法分析了結構-聲耦合問題，但其卻沒有對系統耦合特性以及影響系統耦合程度的因素作具體研究。1984年,美國通用汽車的Sung和Nefske[3]應用有限元方法對完整車身內部結構噪聲進行了分析,并首次考慮了車身結構和聲場的耦合作用。Kompella[4]從結構-聲腔耦合的角度建立了車內聲輻射數學模型，很明顯，在這個問題的研究上，國外科學工作者確實領先了我國科學家一步。

2 建模和分析軟件

2.1聲固耦合問題概述

所謂聲固耦合問題，簡單地說，就是在外加載荷的作用下，使彈性結構振動，并通過振動輻射產生周圍的聲場，而輻射出的聲場再反過來對結構產生作用力，這就是所謂的聲固耦合。

3具有彈性板的矩形封閉聲腔的聲模態分析

3.1具有彈性板的矩形封閉聲腔結構模型建立

本課題直接運用ANSYS建立了具有彈性板的矩形封閉聲腔結構模型，其長為2m，寬為3m，高為2m，彈性板的厚度為1cm。

3.2模型的薄板定義和網格劃分

首先，定義聲腔薄板材料屬性，設置為密度dens為“7 800kg/m3”，彈性模量ex為“200GPa”,泊松比nuxy為“0.3”，設置成封閉的矩形聲腔結構。矩形聲腔結構以空氣為介質，在定義材料性能參數時設置單元類型為“fluid 30 3D”,材料屬性設置為密度為“1.21kg/m3”，聲速為“340m/s”。

然后進行“網格劃分”，在對矩形封閉聲腔內聲場進行網格劃分時，最大聲場流體單元的尺寸應小于波長的1/12，每個聲波波長內的聲場單元數不應小于8。如果網格劃分越密，用有限元方法得到的求解精度越高，但對計算機的性能要求也越高，計算時間長。綜合考慮以上因素，設置“網格單元尺寸”為0.1m，用“mesh volumesfreepick all”命令對體自由劃分網格，共有121個節點，1 321個單元。

下面一步則是聲固耦合設定，具體操作為在命令欄輸入“asel,u,loc,y,width,sfa,all,,fsi alls”，其含義為在腔內介質與彈性板之間設置耦合界面。

3.3矩形封閉聲腔模態分析

3.3.1聲模態分析步驟

第一步是施加約束，在命令欄輸入“d,all,,,,,,ux,uy,uz,”即可，其具體含義為固定X軸Y軸Z軸。

接著進入分析計算模塊對其求解。分析類型設置為“modal（即模態分析）”，在選項里選擇“Unsymmetic（即非對稱分析）”。

1）New Analysis[ANTYPE]――Analysis Type――Modal

2）Analysis Options――選擇Unsymmetric

3.2.3模態計算與結果分析

現列舉前十階模態頻率和模態振型，可從中看到具有彈性板的矩形封閉結構聲腔在不同模態頻率下的聲壓分布情況。

軟件分析得到具有彈性板的矩形聲腔結構有限元聲模態振型，做出以下分析討論：

1）從各階模態振型中可以看出,具有彈性板的矩形封閉結構聲腔呈橫向對稱。

2）第1階模態，聲腔中間偏上部位Y向聲壓最大，X向聲壓最小，整個聲腔的聲壓較小；第2階模態，聲壓中間偏上部位Y向聲壓較大，其余部位聲壓較小，聲腔的聲壓也較小；第3階聲模態時，聲腔中間偏上部位X向聲壓很小，總體聲壓也很小；第4階聲模態，與第一階模態相似，只是由靠上部位移到了靠下的部位；第5階聲模態的聲壓呈縱向向上遞減，整體聲壓較大;之后略同。

4使用諧波分析法對聲壓進行分析

4.1分析不同頻率下聲壓分布的具體步驟

1）在命令欄輸入antype,harmichropt,fullf,121,fY,100。點擊回車確認，即在編號為121點處，施加一個方向為Y正方向，大小為100N的力。并且求出空氣介質在此載荷下，20Hz~300Hz之間的聲壓分布；

2）在命令欄輸入alls nsubst,10kbc,1HARF,20,300SOLVE。點擊回車確認。即在20Hz~300Hz之間選取十個頻率作為分析點，查看每一個點頻率的聲壓分布，從20Hz起每增加28Hz進行一次仿真分析，計算十次，得出結果；

3）在ANSYS軟件中點擊General PostprocRead ResultsFirst Set，然后點擊Load CasePlot ResultsContour PlotNodal Solu，在彈出的菜單中選取DOF Solution菜單下的Pressure即可，聲腔內空氣介質在20Hz~300Hz下時的聲壓分布。

下面一步則是使用諧波分析法對20Hz~300Hz頻率之間進行頻率掃描計算。

結果與數據：

4.2結論

由上述曲線可以看出，每隔約為140HZ則產生一次最大值，而只有簡諧波頻率和固有頻率產生疊加時才會產生峰值，所以可以求得其固有頻率約為140Hz，而總體上，曲線隨著頻率的增加而增大，所以，可以得出結論，在與固有頻率疊加的點，聲壓會間歇性的達到峰值，而總體上，聲壓隨頻率的增加而增大。

4.3不固定X軸的邊界條件下腔內聲壓分布

將之前計算聲模態的步驟“d,all,,,,,,ux,uy,uz，”改變為“d,all,,,,,, uy,uz”，其含義是不限制X軸的邊界條件，然后在命令欄輸入antype,harmichropt,fullf,121,fY,100。點擊回車確認，即在編號為121點處，施加一個方向為Y正方向，大小為100N的力。

4.4結論

在不限定X軸的情況下，在250HZ左右時，聲壓達到最大值，整體聲壓值與限定X軸比較，總體幅度下降。

4.5不同邊界條件下的結果比較

限定邊界條件時，彈性板所吸收的能量最小，所以輻射出的內聲場聲壓最大，而限定的條件越少，彈性板因為其自身旋轉或呈波浪移動，故吸收了較多的能量，聲場內聲壓明顯降低。故如若將矩形腔假象為工作室，則將彈性板的固定方式越牢固，內聲場聲壓越高，而適當的減少連接強度，即可以達到吸收震動能量，減少噪音輻射的效果。

參考文獻

[1]Dowell E H，Gorman G，Smith D A.Acoustoelasti-city General theory ,acoustic natural modes and forced response to sinusoidal excitation including comparison with experiment [J].sound Vib.1977：52(4)：519-542.

[2]Kim S M Brennan M J.A compact matrix formulation using the impedance and mobility approach for the analysis of structural-acoustic systems[J].SoundVib,1999;223(1):97-113

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關鍵詞：城市發展；環境污染；對策

中圖分類號：X501文獻標識碼： A

引言

進入20 世紀以來，隨著工業的發展，城市化進程加快，工業用水以及排放量逐漸增多，工業廢水、廢氣及城市生活污水的配水總量逐年增加，城市資源污染嚴重。因此，必須要重視城市污染，了解地下水以及大氣污染現狀，加強對城市污染的治理，才能保障城市經濟又好又快的發展，建立環境友好型、資源節約型社會，達到可持續發展，以下就城市發展的中的污染問題逐一進行闡述。

一、城市噪聲污染

環境噪聲指的是建筑施工、工業生產、社會生活、交通運輸所產生的對周圍生活環境的有著影響聲聲。環境噪聲污染指的是排放的環境噪聲遠遠超出國家規定的環境噪聲標準，對人們的學習、工作、生活以及其他正常活動的現象。

（一）、城市噪聲的種類

按照噪聲的來源以及噪聲產生的形式， 噪聲通常情況下被分為工業噪聲。建筑施工噪聲、交通噪聲以及社會生活噪聲。

1、工業噪聲

工業噪聲指的是在工業生產活動中所使用固定的設備時所造成的對于周圍的環境以及生活造成干擾的聲音。

2、建筑施工噪聲

在建筑過程中使用的工業的機械用具、設備所形成的噪聲超過國家所規定的標準的環境噪聲施工排放的指標， 被定義為建筑施工噪聲。

3、交通噪聲

交通噪聲指的是鐵路機車、機動船舶、機動車輛、航空器等等交通運輸工具在運行的時候所造成的干擾周圍生活以及周圍環境的聲聲。

（二）、城市噪聲的治理對策

在現代社會發展過程中， 噪聲影響到人們的日常生產生活，如果不能夠進行科學的治理，其對人類生活的破壞力度將會更大。在噪聲治理過程中，我國的法律法規已經作了相關的規定，然而，籠統的規范并不能夠切實解決噪聲污染問題，只有針對具體的噪聲污染情況，靈活采取措施，才能夠切實提高噪聲治理的實際效果。

1、工業噪聲治理

城市建設的發展離不開工業企業的支撐，但工業生產會產生許多噪聲，可以采取針對性的處理措施。比如，在混聲突出以及噪聲源分散的車間，可以采用局部或者全部吸聲處理，能夠降噪7dB 左右。在機房及廠房的墻壁部位可以安裝隔聲、消聲設備，而在排風道以及進風道部位安裝消聲片，能夠達到很大的消聲效果。

2、建筑噪聲治理

建筑噪聲也是現代城市主要噪聲形式， 然而建筑噪聲的處理相對簡單， 只要相關施工單位能夠按照既定的施工規范要求進行操作，就能夠獲得較好的降噪目標。主要的做法為：施工方要制定合理的施工計劃，如果想在夜間施工，需要通過相關的批準。在實際施工的過程中，可以將投訴熱線與值班工作相結合，加大對建筑工程晚間施工的管理力度，從而能夠減少建筑噪聲。

3、城市交通噪聲治理

由于人類生活水平的快速發展，經濟水平的不斷進步，目前，我國擁有私家車的人數不斷增加，根據國家信息中心資料顯示，在2009 年，我國擁有私家車的人數已經達到了1 億， 并且每年的私家車的數量正以30%的速度增長，這將給城市治理噪聲的問題又增加了一個難度。

治理城市交通噪聲，可針對噪聲的聲源、傳播及受聲點3個關鍵環節，采取降噪措施。針對聲源的降噪可選用低噪聲路面，使用低噪聲路面可有效降低公路交通噪聲污染。針對噪聲傳播途徑，可在公路的受聲點之間設置聲屏障，以阻擋噪聲的傳播，這對距公路200m 范圍內的受聲點有很好的降噪作用。在市區運用交通管制措施禁止鳴笛， 某時段內禁止大型車輛在敏感路段通行。

二、城市地下水污染

（一）、城市地下水主要污染源

城市是人動稠密的地方，人類活動所帶來的次生水給地下水資源造成了嚴重的污染。其主要形態有：生活廢水、生產型工業廢水、城市垃圾填埋場，加油站等對于城市地下水的直接和間接污染。

（二）、城市地下水污染防治對策

1、污染的預防措施

加大宣傳力度，提高人民對水資源認識，樹立節水新觀念和環境保護意識。現在人們的環保意識差，存在有誤區，總是覺得水資源取之不盡用之不竭，從而忽略了水資源的節約和保護。所以應當要通過電視、報紙、網絡等多種途徑提高全社會對于城市地下水污染危害的認識；完善有關保護城市地下水的法律法規的規定。

2、工業企業污水排放及治理措施

企業污水處理工作是一個復雜的整體性系統工程，需要專業的管理技術人員進行跟蹤管理，保證設備的整體管理和調試工作，保障污水處理的科學性，合理性。相對于國外來說，我國對于污水處理的專業設備研發和使用差距明顯。許多企業不能購買先進的設備儀器進行污水處理，造成排污不達標和嚴重的環境問題。

工業廢水的處理工藝主要有以下幾種預處理以及深度處理工藝：

1）石灰分級沉淀的處理方法

對已經進行廢水預處理的廢水進行石灰法分級沉淀，這個方法的主要目的是回收鎳并有效的去處重金屬離子。主要原理是利用金屬氫氧化合物在不同Ph 值下析出的特征不同的性質，通過不同的Ph環境進行回收各種氫氧化合物。這個方法簡單操作，成本低廉是最重要的處理重金屬廢水的方法之一。

2）高濃度氨氮廢水處理

企業在進行調研中得出，排出的廢水中含有高濃度的氨氮，如果不進行脫氮處理的話，與其他高濃度Ni、Cd 重金屬廢水混合會形成形態穩定的金屬絡離子，這會大大影響污水的處理和分解工作，所以必須加強廢水的脫氮預處理。在具體實踐中采用的是三級氨氮蒸汽法進行廢水的脫氮預處理，并通過清水的沖洗吸收已經預脫出來的氨氣。

3）活性炭吸附處理和膜過濾除鹽處理

活性炭具有強烈的吸附作用，在污水中可以非常有效的吸附臭氧反應遺留下來的懸浮物，有機物等污染物質，通過活性炭的吸附，再進行微濾設備的過濾處理達到污水的再清潔，達到可使用水質。通過活性炭吸附作用的水，在經過反滲透膜進行過濾處理，除去水中含有的鈉離子和四氧化硫離子，使得水的電導率回歸到日常用水的水質要求，達到處理污水的目的。

3、治理修復措施

建設城市污水處理設施如污水處理廠等修復和治理污染的地下水，國外取得了很大的進展，其中有一些方法很值得我們借鑒。如污水處理廠污泥處理、處置及資源化技術：污泥堆肥技術的工程化和產業化，污泥厭氧消化成套工藝技術高效快速厭氧污泥穩定化工藝，高效好氧污泥穩定化工藝，中小型污水污泥生態利用技術及工程示范；污水深度處理及回用：城市污水的完全無害處置新技術，污水綜合利用的集成化工藝技術與應用示范。

三、城市大氣污染

（一）、城市大氣污染概況

2012年，地級以上城市環境空氣質量達標（達到或優于二級標準）城市比例為91.4%。其中，海口、三亞、興安、梅州、河源、陽江、阿壩、甘孜、普洱、大理、阿勒泰等11個城市空氣質量達到一級。超標（超過二級標準）城市比例為8.6%。環保重點城市環境空氣質量達標城市比例為88.5%。空氣中二氧化硫、二氧化氮和可吸入顆粒物年均濃度分別為0.037毫克/立方米、0.035毫克/立方米和0.083毫克/立方米。地級以上城市中，4個城市二氧化硫年均濃度超標，占1.2%；43個城市二氧化氮年均濃度超標，占13.2%；186個城市可吸入顆粒物年均濃度超標，占57.2%。

（二）、城市大氣污染的綜合防治

針對目前城市大氣污染現狀，需采取綜合防治措施。所謂綜合防治就是從區域環境的整體出發，充分考慮該地區的環境特征，對所有能夠影響大氣質量的各項因素作全面、系統的分析，充分利用環境的自凈能力，綜合運用各種防治大氣污染的技術措施，并在這些措施的基礎上制定最佳的防治措施，以達到控制區域性大氣環境質量、消除或減輕大氣污染的目的。

1、植樹選林、綠化環境

綠化造林是大氣污染防治的一種經濟有效的措施。植物有吸收各種有毒有害氣體和凈化空氣的功能。植物是空氣的天然過濾器。茂密的叢林能夠降低風速，使氣流挾帶的大顆粒灰塵下降。樹葉表面粗糙不平，多絨毛，某些樹種的樹葉還分泌粘液，能吸附大量飄塵。蒙塵的樹葉經雨水淋洗后，又能夠恢復吸附、阻攔塵埃的作用，使空氣得到凈化。

2、改善能源結構，提高能源有效利用率

我國當前的能源結構中以煤炭為主，煤炭占商品能源消費總量的73%，在煤炭燃燒過程中放出大量的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)以及懸浮顆粒等污染物。因此，如從根本上解決大氣污染問題，首先必須從改善能源結構入手，例如使用天然氣及二次能源，如煤氣、液化石油氣、電等，還應重視太陽能、風能、地熱等所謂清潔能源的利用。我國以煤炭為主的能源結構在短時間內不會有根本性的改變。對此，當前應首先推廣型煤及洗選煤的生產和使用，以降低煙塵和二氧化硫的排放量。

3、城市建設粉塵現狀及治理

在城市化建設過程中，大量舊建筑被拆除，新型建筑拔地而起，產生了大量的建筑粉塵，嚴重破壞了自然景觀和生態環境。據統計，有40%的城市粉塵來自建筑工地。此外，開發新的建筑群需要大量的建筑工人投入到建筑一線上去，導致了塵肺病患者的人數急速攀升，嚴重影響了社會勞動群體的身體健康和正常生活。

1）嚴格落實建筑施工揚塵防治主體責任

要求在從事房屋建筑和市政基礎設施工程的新建、擴建、改建和建筑物、構筑物的修繕、拆除等有關活動的各方主體，應當建立健全揚塵防治責任制，切實履行相應責任和義務。建設單位應當將施工揚塵防治費用列入工程造價預算。

2）加強在建建筑工地揚塵防治

建立施工現場揚塵防治專項方案報備制度，對施工現場的圍擋、建筑材料等的擺放都做了詳細的規定，的場地和集中堆放的土方應當采取覆蓋、固化、灑水或綠化等措施。裸置6 個月以上的土方，應當采取臨時綠化措施。施工現場的施工垃圾和生活垃圾，應當設置密閉式垃圾站集中分類存放，及時清運出場。

3）加強城市房屋拆除揚塵防治

拆除二層以上房屋時，應當按房屋的實際高度進行防塵圍護，臨近主要道路和生活區的一側應當設置雙層密目網，防止和減少拆除中物料、建筑垃圾等外拋，避免粉塵、廢棄物飄散。拆除施工中應當采取持續加壓噴淋壓塵或其他壓塵措施抑制揚塵產生。拆卸下來的各種材料應當及時清理，分類堆放在指定場所，嚴禁向下拋擲。

（三）、汽車對環境的污染及措施

1、汽車對環境的污染

汽車從生產到報廢的各個階段都會產生污染，但對環境的污染影響最大的階段是在使用階段，包括三個方面：汽車尾氣排放對周圍區域大氣環境的污染；汽車行駛噪聲對周圍人群的污染影響；汽車電氣設備對無線電通訊及電視廣播等的電波干擾。在三者之中，汽車尾氣排放對大氣的污染對人們的生活環境影響最大（被認為是第一公害），其次是行駛過程中的噪聲污染，而電波公害由于不直接影響人體健康，并且是局部性問題，所以沒有前兩者重要。以下主要對汽車尾氣污染進行分析并進行防治。

汽車對大氣的污染主要是指從汽車尾氣中排出的CO（一氧化碳）、HC＋NOx（碳氫化合物和氮氧化物）、PM（微粒，碳煙）等有害氣體，此外，還有發動機曲軸箱通風污染（主要是HC)，以及燃料箱和化油器逸出的汽油蒸氣。它們都是發動機在工作過程中產生的有害氣體，這些有害氣體產生的原因各異，這些有害物質發散到空氣中，并累積至一定濃度后，將會對附近環境尤其是對周圍區域內的人群及動植物產生不同程度的危害。

2、汽車對大氣污染的防治措施

由于汽車廢氣的排放對大氣污染的危害越來越嚴重，為控制汽車廢氣的排放應主要從以下幾方面進行：①國家應規定嚴格的汽車廢氣排放標準，不得制造、銷售或進口污染物排放超過規定排放標準的機動車，達不到標準的機動車不得上路行駛；②控制汽車排污量發展無公害汽車，如在汽車裝上了凈化裝置，采取延遲點火時間的方法，以減少汽車尾氣的主要污染物的排放。國家應積極研制無公害的汽車，以新的能源代替汽油，柴油；③私人小轎車與公共交通工具相比較，小汽車的社會費用要比公共汽車高6-8倍，能耗高9倍。因此，引導大城市交通向大容量交通轉化，是減少交通污染的有效途徑。

結束語

總之，大部分城市的污染狀況的確呈現出一定的規律，分析方法也比較成熟，但是在城市污染長期預測方面，目前還缺乏系統、可靠、成熟的預測方法，污染狀況與人口、經濟、技術、政策等因素密切相關，人們在進行區域環境長期預測時，往往只對這些影響因素和環境質量的關系進行定性的分析和描述，預測效果一般都不太令人滿意，所以，未來進行區域污染長期預測時，在污染源、氣象條件、人口、經濟等歷史資料調查和現狀調查的基礎上，需要認真考慮人口、經濟、技術、政策等社會因素對污染狀況的影響。

參考文獻

[1] 袁麗欣.大氣污染的原因及治理措施探析[J].科技資訊，2012(35).

篇(5)

根據我國法律規定，在居民區，噪音應該控制在45分貝-55分貝，這是一個舒適的音量控制，這個就是說話，彼此能聽到的音量。舒適的環境下，噪音是在30分貝-40分貝，這樣的音量下人的心情相對比較愉悅；50分貝以上，人就會感覺疲憊，可能導致睡眠質量不好，影響身體和心理的健康；超過70分貝就會影響生活，導致精神狀態不佳，嚴重的會發生事故；如果一直處于90分貝的超強噪音的環境下，會影響聽力甚至其他疾病。噪音一旦嚴重影響公民的生活也是一種違法行為，會根據行為后果的嚴重進行補償。

法律依據：《社會生活環境噪聲排放標準》的規定，居民區的噪音標準在45分貝-55分貝之間，這個標準相當于兩個人在房間里說話，互相能夠聽清楚的一個音量，而超過這個音量，就可以算作噪音擾民了。噪音擾民是根據《中華人民共和國環境噪聲污染防治法》，噪聲擾民是一個行為后果為定義的違法行為。只要產生的噪聲煩擾了公民的正常生活，即產生噪音擾民的違法事實。

（來源：文章屋網 ）

篇(6)

關鍵詞：小波變換;無線電信號;閾值;去噪

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A

文章編號：1004-373X(2009)01-061-04

Research of the Threshold Wavelet Packet in Radio Signal Denoising

LI Xingmei,GONG Xiaofeng,WANG Xu,ZHANG Lidan

(College of Electrical Engineering and Information Technology,Sichuan University,Chengdu,610065,China)

Abstract：In wireless monitoring system,the received radio signals are polluted to a greater or lesser degree by the noise due to the influence of environment,equipments and other factors.Thus,reliability of the monitoring results is affected seriously.Based on the capability of wavelet transform to analyze time-frequency signals,the mathematical models and physical characteristics of radio signals,we propose a package of effective threshold wavelet denoising algorithm is proposed.Experiments verify that this simple and reliable method can effectively remove noise and extract the useful components of signals in wireless monitoring.

Keywords：wavelet transform;radio signal;threshold;denoise

0 引 言

隨著我國社會經濟的不斷發展,各種無線電技術在公安、交通、氣象、軍事等多部門多行業得到了日益廣泛的應用。無線電信號在收發以及傳輸的過程中,受環境、設備等因素的影響,不同程度地被噪聲污染。傳統的降噪方法是將接收到的混合信號進行傅里葉變換,去除掉高頻成分,保留低頻成分,然后再做逆變換,恢復信號。這樣雖然能去掉噪聲,但同時也把有用信號中的高頻信息丟失了,產生了高頻失真。而小波變換克服了傅里葉變換中時域的瞬間變化在頻域不能反映出來的缺陷,在去除掉高頻噪聲的同時保留了信號的高頻成分。因此,在對幾種小波變換驗證和比較的基礎上,針對無線電信號的特點,選取了小波包閾值法對接收的無線電信號進行去噪,并在短波監測網絡系統中得到應用。

1 小波變換原理

小波分析是一種窗口的大小固定、形狀可變,時域窗和頻域窗都可以改變的時頻局部化分析方法,被譽為數學顯微鏡。正是因為這種特性,使小波變換具有對信號的自適應性。

在數學上,小波定義為對給定函數局部化的函數。它是具有振蕩特性、能迅速衰減到零的一類函數。可由一個定義在有限區間的函數Ψ(t)來構造,Ψ(t)稱為基本小波。

小波變換的含義是：把一稱為基本小波的函數Ψ(t)做位移b后,再在不同尺度a下與被分析信號f(t)做內積：

Wf(a,b)=1/a∫ +∞ －∞f(t)Ψ((t－b)/a)dt,a>0

(1)

在實際運用時,需將連續小波變換離散化處理。則式(1)的離散形式為:

WΨf(a,b)=|a| －1/2Δt∑Nk=1f(kΔt)((kΔt－b)/a)

(2)

式(1)說明小波變換是對信號用不同濾波器進行濾波。小波變換的實質是把能量有限信號分解到以W －j(j=1,2,…,J)和V －J所構成的空間上。Wf(a,b)既包含了f(t)的信息,又包含了Ψ a,b(t)的信息。因此,小波函數的選擇十分重要。目前廣泛使用的有Haar小波、墨西哥帽(Marr)小波、Morlet小波、樣條小波、Daubechies小波等。

如果Ψ(t)滿足相容條件,對于信號連續小波變換,f(t)可重構:

f(t)=C －1Ψ R2WΨf(a,b)Ψ a,b(t)dadba2

(3)

當a較小時,時域上觀察范圍小,而在頻率上相當于用較高頻率作分辨率較高的分析,即用高頻小波做細致觀察。當a較大時,時域上觀察范圍大,而在頻率上相當于用低頻作概貌觀察。

小波變換的時頻窗口特性與短時傅里葉的時頻窗口不一樣,因為t僅僅影響窗口在相平面時間軸上的位置,而a不僅影響窗口在頻率軸上的位置,也影響窗口的形狀。這樣小波變換對不同的頻率在時域上的取樣步長是可以調節的,即在低頻時小波變換的時間分辨率較低,而頻率分辨率較高；在高頻時小波變換的時間分辨率較高,而頻率分辨率較低,這正是符合低頻信號變化緩慢而高頻信號變化迅速的特點。這就是它優于經典的傅里葉變換和短時傅里葉變換的地方,從總體上講,小波變換比短時傅里葉變換具有更好的時頻窗口特性。

2 小波包閾值去噪法

一般來說,一個含有噪聲的無線電信號模型可以表示成為以下形式：

y(n)=f(n)+σe(n), n=1,2,…,N

(4)

其中,y(n)為含噪聲信號,f(n)為真實信號,e(n)為高斯白噪聲信號。σ為噪聲信號的標準方差,n是信號的長度。直接從觀測信號中把有用信號f(n)提取出來是很困難的,必須借助于其他變換方法作為工具。通常利用數學變換將信號去噪問題從時域轉換到頻域加以解決,由于小波變換是線性的,所以含噪聲信號y(n)的小波變換等于信號的小波變換與噪聲的小波變換之和。

經過正交小波變換后,信號對應的小波系數包含有信號的重要信息,其幅值較大,但數目較少,而噪聲對應的小波系數是分布一致,個數較多,但幅值小。基于這種情況,Donoho等人提出了基于閾值的小波去噪方法,即在眾多的小波系數中,把絕對值較小的系數置為0,而讓絕對值較大的系數保留或是收縮。這樣得到估計小波系數(EWC)然后利用估計小波系數直接進行信號重構,從而達到去噪的效果。

小波包分析能夠為信號提供一種更為復雜靈活的分析手段,它將頻帶進行多層次劃分,對上一層的低頻部分和高頻部分同時進行細分,并能夠根據被分析信號的特征,自適應的選擇相應頻帶,使之與信號頻譜相匹配,從而提高了時頻分辨率,因此小波包分解具有更加精確的局部分析能力。

對一個信號進行小波包分解,可以采用很多種小波包基,根據所分析信號的要求,從中選擇最好的一種小波包基(也叫做最優基),最佳基的標準是熵標準。最佳基的選擇在Matlab中可以用函數besttree完成,即計算最佳樹。

一維小波包去噪步驟如下:

(1) 信號的小波包分解。選擇一個小波并確定所需要的分解層次,對信號進行分解。

(2) 確定最優小波基。對于一個給定的熵標準,計算最優樹,這一步不是必需的步驟,可根據不同的目的進行有選擇性的使用。

(3) 小波包分解系數的閥值量化。對于每一個小波包分解系數,選擇一個恰當的閾值并對小波系數進行閾值量化。

(4) 信號的小波包重構。根據最低層的小波包分解系數和經過量化處理系數,進行小波包重構。

在4個步驟中,最關鍵的是怎么樣選取閾值以及對閾值進行量化處理,從某種程度上說,閾值選取的質量直接影響到信號消噪的質量。Donoho將閾值函數分為軟閾值和硬閾值。在去噪過程中,小波閾值起到了決定性作用：如太小,則施加閾值后小波系數將包含過多的噪聲分量,達不到去噪的效果；反之,如太大,則去除有用的成分,造成失真。閾值選取規則基于基本模型 y=f(t)+e,其中e是白噪聲N(0,1)。可以選取固定閾值(Sqtwolog閾值)、Stein無偏似然估計閾值(Rigrsure閾值)、啟發式閾值(Heursure閾值)和極大極小閾值(Minimaxi閾值)。

3 無線電信號的小波包閾值去噪的仿真

3.1 仿真實驗

本文選擇一個不受噪聲污染的聲音信號s,通過Matlab產生一個隨機噪聲信號e,兩個信號疊加之后得到信號y,此時信號即是染噪信號。圖1是對信號y進行小波包閾值去噪的程序結構流程圖。

圖1 Matlab程序流程圖

按照前面給出的去噪步驟,根據信號的特點和相關計算,最終選取db2小波,對y進行3尺度分解,得到 3個層次的小波變換系數。閾值的處理方式主要有硬閾值和軟閾值,由于在硬閾值處理中,得到的估計小波系數值連續性差,可能引起重構信號的振蕩,因此這里選擇了連續性好的軟閾值。信號的主要成分是低頻,為了保全信號的最優,對低頻系數不進行閾值量化處理,即設置Keepapp值為1。選取heursure最優閾值選取方式,計算最優樹之后仿真結果如圖2所示。

圖2 Matlab仿真結果

3.2 仿真結果和分析

圖2(a)代表原始信號的1 500個采樣點的波形,圖2(b)代表在原始信號上疊加隨機噪聲之后的染噪信號,圖2(c)代表用小波包閾值去噪法降噪后的信號。比較3個圖,明顯看出,采用小波包閾值去噪法有效還原了原始信號,并且明顯地消除了噪聲引起的干擾,不失為一種行之有效的去噪方法,因此,下面將把這種方法用于無線電信號去噪中。

4 無線電信號的小波包閾值去噪應用

無線電監測系統運用軟件無線電技術,主要提供對無線電電臺的技術參數進行常規的ITU測量、常規統計；對無線電干擾信號進行測向定位,確定干擾源；對無線電電臺的信號進行監聽和長時間監測等功能。該系統的局部結構圖如圖3所示。原始的信號監測分析過程是：天線陣接受射頻信號以后,由硬件實現射頻前端處理,然后進行A/D轉換,再進行下變頻,將射頻信號變成中頻信號并進行I/Q變換以便于做后期信號處理。由于I/Q信號受噪聲污染,因此在原有的軟件平臺上,增加了小波包閾值去噪模塊。

由于無線電信號包含許多尖峰或突變部分,且噪聲不是平穩的白噪聲,對它進行分析處理時,首先做預處理,將噪聲去除,提取有用信號。由于小波分析能同時在時一頻域中對信號進行分析,所以它能有效區別信號中的突變部分和噪聲,從而實現非平穩信號的消噪。

圖3 無線監測系統局部結構圖

為了驗證小波包閥值去噪法的有效性、可靠性和實用性,通過天線、NI5660接收機、計算機組建的硬件平臺和編寫的軟件系統平臺對87~108 MHz廣播頻段進行了監測,并對監測的無線電數據進行了小波包閾值去噪。通過大量實驗證明,在增加了小波包閾值去噪模塊后,信號比較純凈,監測效果得到改善。現以調頻廣播電臺頻率89.4 MHz的無線電信號為例進行分析,去噪結果如圖4所示。

圖4 89.4 MHz電臺信號去噪

圖4(a)是采用美國國家儀器公司的NI5660接收機接收的89.4 MHz調頻廣播電臺信號；圖4(b)是采用小波包閾值去噪法降噪后的信號；圖4(c)是濾掉的噪聲信號。從實驗結果可以看出,在對電臺信號的去噪過程中,由于原有信號的幅值很大,去噪后直觀上沒有多大的區別,但是實際上,小波變換已經在對信號做高低頻分析的時候發揮了很大的作用,在對小波分解系數做閾值設置的時候也同時考慮了既能有效去掉噪聲信號,也能同時保留高頻的有用信號。從圖示上的濾去的噪聲信號可以看出,這種閾值去噪方法達到了預期的效果。

5 結 語

小波變換具有優良的時頻局部化和多分辨率分析的特點,不僅能滿足各種去噪要求,而且與傳統的去噪方法相比,有著無可比擬的優點。由于小波包閥值去噪法原理簡單,容易實現,效果較好,選取了小波閾值法,并將小波包應用在無線電信號去噪中。通過大量的仿真實驗和實際應用表明,小波包閾值去噪法算法簡單,可靠性高,能有效的去除信號中的噪聲,達到了保留信號特征,抑制噪聲的目的,也為無線監測提供了更可靠的數據信息。

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作者簡介李興梅 女,1984年出生,重慶銅梁人,碩士研究生。主要研究方向為控制理論與控制工程。

龔曉峰 男,1965年出生,浙江金華人,教授,博士。主要研究方向為控制理論、控制工程、無線電監測。

篇(7)

關鍵詞:醫學圖像處理;非局部均值濾波;圖像去噪

中圖分類號:TP391.41 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0040-01

一、引言

從1895年倫琴發現X線以來,在X線診斷方面的最大突破,計算機斷層掃描系統簡稱CT,是近代飛速發展的電子計算機控制技術和X線檢查攝影技術相結合的產物。它與普通X線檢查、核素和超聲波檢查一樣,CT均不需要采取破壞體表措施,是非侵襲性檢查,可反復使用不會對病人有什么害處,故稱之為“無損傷性診斷方法(no damage diagnostic method)”。

二、非局部平滑濾波(non-local means)

給定一個離散噪聲圖像 ,像素點的估計值 是計算圖像中所有像素點的加權平均值: 其中權重族 取決于相似像素之間的i和j,這些像素點滿足通常的條件 和 。兩個像素之間的和的相似性取決于其強度灰度向量 和 的相似性,其中 代表一個固定的區域附近中心的規模和該像素點k。這點相似之處是測量作為一種降低功能加權歐氏距離 ,其中a ( a>0)是高斯內核的標準偏差。由歐幾里得的應用可知:噪音區域遵循以下等式: 這個等式顯示了該算法的魯棒性:隨著期望歐氏距離的順序減少像素之間的相似性增加。具有類似灰度的附近像素點v(Ni)有較大的平均重量。這些權值可定義為: 其中Z(i)是恒定常數; ,參數h作為一個圖像的過濾程度。它控制該指數函數衰減,因此衰變作為一個歐氏距離權重的函數。

對于某一離散噪聲的圖像: 中的某一像素k,規定Nk為以k為中心的矩形鄰域,那么圖像v中的像素i和像素j的高斯加權歐式距離為: 其中,a>0為高斯核函數的標準差。如果把含噪圖像v(i)表示為待恢復的未受噪聲污染時的圖像u(i)與均值為0的加性高斯白噪聲n(i)的和,則有v(i)=n(i)+u(i),且噪聲服從均值為0,方差為 的高斯分布。于是歐氏距離可以表示成為以下等式: 在該式中含噪聲圖像的高斯加權歐氏距離的平方與未受噪聲污染圖像的高斯加權歐氏距離的平方只差了一個常數 ,從而保證了算法的穩健性,其穩健性取決于噪聲的方差 。于是可以得到描述像素i和像素j相似程度的權值為: ,其中: 。為權值的歸一化系數,而h為圖

像的平滑參數。參數h控制了指函數的衰減來控制權值的大小從而控制平滑噪聲的程度,如果h比較小的話,冪函數的衰減效果比較顯著,細節保留程度比較高,因此會保持圖像本身的細節信息。由于像素i和像素j相似程度依賴于矩形鄰域v(Ni)和v(Nj)的相似程度,因此當權值越大時圖像的矩形鄰域就越相似。同時,權值w(i,j)還滿足以下條件: 且 。

三、NL - means算法的一致性

在可靠的假設下,NL-means算法收斂于曾經觀察到的一個鄰域內任意設定的像素點i的條件期望值。在這種情況下,可以肯定的確認:當隨著圖像尺寸的增長可以在所有圖像的細節中找到許多相似的塊。設V是一個隨即區域和假設噪聲圖像v是V的變現,設Z表示的是隨機變 的序列,其中 是實際值, 是 的反映值,NL-means算法是一種條件期望估計。

定理1(條件期望定理)設 ,對于i=1,2,…是一嚴格平穩和混合過程。讓 表示此NL-means算法應用于如下序列: , 然后 在一個更普遍的框架中可以找到該定理的假設的完整申請及其證明。這個定理說明:NL-means算法消除了噪音,而不是從原始圖像中分離出噪音(平滑圖像)。

在此情況下,一個針對加性白噪聲模型被假定,接下來的計算表明條件期望是原始圖像u的均方差的最小值的函數的結果。

定理2:設V、U、N是I的隨機的區域,例如V=U+N,其中N是一個獨立的白噪聲信號。然后有下面可執行的公式: ,其中, ,對 和 都適用,預計的隨機變量 是最小化均方差。

四、實驗分析結果

本文以一副256x312的腦部CT灰度圖像作為實驗對象,圖像中分別加入均方差為0.01的高斯白噪聲。以峰值信噪比(Peak Signal Noise Rate,PSNR)作為去噪效果檢測指標, , 為去噪后重建的圖像,PSNR值越大表示去噪效果越好。用低通濾波、中值濾波去噪、高通濾波去噪和NL-means濾波去噪處理, 比較各種方法的去噪性能。

下圖為實驗結果圖像,圖中用到的分別為中值濾波、低通濾波、高通濾波和本文中研究的NL-means算法的仿真結果圖。