An Ameliorated Denoising Scheme Based on Deep Learning for Φ-OTDR System With 41-km Detection Range

降噪 卷积神经网络 人工智能 算法 光时域反射计 计算机科学 小波 数学 模式识别(心理学) 光纤 光纤传感器 电信 渐变折射率纤维
作者
Sichen Li,Kun Liu,Junfeng Jiang,Tianhua Xu,Zhenyang Ding,Zhenshi Sun,Yuelang Huang,Kang Xue,Xibo Jin,Tiegen Liu
出处
期刊:IEEE Sensors Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:22 (20): 19666-19674 被引量:21
标识
DOI:10.1109/jsen.2022.3202963
摘要

In recent years, denoising methods for improving the performance of the phase-sensitive optical time-domain reflectometry ( $\Phi $ -OTDR) system have been restricted by the deficiencies of time-consuming and limited denoising effect. In this work, a trained convolutional neural network (CNN)-based image denoising model is proposed to greatly eliminate the unwanted noises in the $\Phi $ -OTDR-based sensing system. First, the given Rayleigh backscattering traces are acquired and preprocessed through adjacent differentiation and two-dimensionalization. Second, the 2-D preprocessed data are converted into a noisy gray-scale image and sent into the CNN model for training and testing. Third, the CNN model outputs a corresponding denoised gray-scale image, which can be further analyzed by reconverting it into a series of denoised Rayleigh backscattering traces. Finally, a series of experiments are carried out to demonstrate the effectiveness of the proposed denoising scheme. Experimental results show that, in allusion to the vibration signal with different intensities along the 41-km optical sensing fiber, the trained CNN model achieves a signal-to-noise ratio (SNR) enhancement of about 20 dB. Compared with the conventional methods based on wavelet and empirical mode decomposition (EMD), the proposed denoising scheme demonstrates characteristics of robustness, well spatial resolution reservation, and high efficiency. It is believed that the trained CNN model has great potential to be deployed on the $\Phi $ -OTDR system for real-time denoising.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
WYB完成签到,获得积分10
1秒前
露露露发布了新的文献求助10
1秒前
学生守则发布了新的文献求助30
2秒前
wxy发布了新的文献求助10
2秒前
SciGPT应助星辰坠于海采纳,获得10
2秒前
陈好完成签到,获得积分10
2秒前
852应助drughunter009采纳,获得10
3秒前
3秒前
上官若男应助stran采纳,获得10
3秒前
XZTX发布了新的文献求助10
3秒前
ywx完成签到,获得积分20
3秒前
英俊的铭应助禾a采纳,获得10
3秒前
祖金杰完成签到,获得积分10
4秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
YZ发布了新的文献求助10
4秒前
HOPE发布了新的文献求助10
4秒前
Ywffffff发布了新的文献求助10
4秒前
小蛤蟆发布了新的文献求助10
4秒前
djh完成签到,获得积分0
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
wq发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
传奇3应助yue957采纳,获得10
6秒前
科研通AI6.1应助货哈货哈采纳,获得10
6秒前
byzhao19完成签到,获得积分10
7秒前
xuuuuu完成签到,获得积分10
7秒前
乐乐应助tttt采纳,获得10
7秒前
7秒前
nmxc发布了新的文献求助10
7秒前
蓝天发布了新的文献求助10
7秒前
小蘑菇应助kk采纳,获得10
8秒前
科研通AI6.1应助求文献采纳,获得100
9秒前
SciGPT应助ecrrry采纳,获得10
9秒前
10秒前
keroro发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
11秒前
袁俪毓完成签到,获得积分10
11秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5751577
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5469081
关于积分的说明 15370428
捐赠科研通 4890701
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2629836
邀请新用户注册赠送积分活动 1578067
关于科研通互助平台的介绍 1534214