과학연구

개선한 쌍곡선턱값함수에 기초한 음향신호의 웨블레트잡음제거

 2020.2.18.

위대한 령도자 김정일동지께서는 다음과 같이 교시하시였다.

《기초과학부문들을 발전시켜야 나라의 과학기술수준을 빨리 높일수 있고 인민경제 여러 분야에서 나서는 과학기술적문제들을 원만히 풀수 있으며 과학기술을 주체성있게 발전시켜나갈수 있습니다.》 (김정일선집》 증보판 제10권 485페지)

많은 종류의 음향신호들은 정상신호와는 달리 짧은 시간에 많은 변화를 포함하는 비정상신호이다. 비정상음향신호에 대한 잡음제거에 효과적인 방법은 웨블레트에 기초한 잡음제거방법이다. 웨블레트변환에 기초한 잡음제거에서 음향신호의 정보손실을 최소로 하면서 신호 대 잡음비를 높이자면 음향신호의 특성에 맞는 턱값처리방법을 리용하는것이 매우 중요하다.

웨블레트변환에 기초한 잡음제거에 리용되는 고전적인 턱값함수에는 일반적으로 굳은턱값함수와 유연턱값함수가 있다. 뿐만아니라 신호와 잡음의 특성에 따르는 여러가지 수정한 턱값함수들이 신호의 잡음제거에 리용되고있다. 특히 고전적인 턱값함수에 기초하여 개선한 3가지 턱값처리함수를 제기하고 굳은턱값함수와 유연턱값함수사이의 절충방법인 곁수두제곱턱값함수가 웨블레트변환에 기초한 음향신호의 잡음제거에 적합하다는 자료가 제기되고있다. 그러나 이 방법은 잡음성분제거에서는 성능이 좋은 우점이 있지만 음향신호의 에네르기성분에 대한 정보손실을 최소로 하지 못하는 결함이 있다.

백색가우스잡음배경속에서 음향신호를 효과적으로 탐지하려면 웨블레트변환에 기초한 잡음제거에서 중요한 인자인 턱값처리방법을 음향신호의 특성에 맞게 선택하여야 한다.

웨블레트변환에 기초한 잡음제거를 위한 턱값처리에서 음향신호의 정보손실을 최소로 하자면 음향신호의 정보를 반영한 웨블레트곁수들을 평탄하게 처리하는것이 필요하다.

음향신호의 에네르기성분에 대한 손실을 최소로 하고 잡음제거성능을 개선하기 위하여 음향신호의 웨블레트잡음제거에 적합한 곁수두제곱턱값함수에 음향신호의 손실을 최소로 하는 보정항을 삽입한 새로운 턱값함수가 제기되였다. 이 방법을 《수정한 곁수두제곱턱값함수》라고 한다.

최근에는 턱값의 적응성을 강화하기 위하여 웨블레트분해준위에 따라서 지수함적으로 감소하는 턱값을 선택한다. 다시말하여 잡음성분이 많은 낮은 분해준위에서는 큰 턱값을 선택하고 잡음성분이 적은 높은 분해준위에서는 작은 턱값을 선택한다.

새로운 턱값처리방법은 웨블레트분해준위에 따라서 서로 다른 턱값을 가지고 웨블레트곁수들을 처리하여 음향신호의 손실을 최소로 하고 잡음성분을 효과적으로 제거하여 신호 대 잡음비를 높이는 턱값처리방법이다.

실험결과들은 새로운 턱값과 개선한 쌍곡선턱값함수를 리용한 턱값처리방법이 고전적인 방법들보다 웨블레트변환에 기초한 음향신호의 잡음제거에 보다 합리적인 턱값처리방법이라는것을 보여준다.

개선한 쌍곡선턱값처리에 기초한 웨블레트잡음제거방법을 어로용 그물감시기와 와류류량계, 초음파준위계와 같은 초음파전자기구에 도입하여 신호 대 잡음비를 개선하고 목표발견확률을 높이였다.

또한 우리가 제기한 새로운 턱값함수를 잡음제거에 적용한 결과를 가지고 SCI국제소론문을 집필하고 2018년에 International Journal of Wavelet, Multiresolution and Information Processing(Vol.16, No.3, 2018, pp.1~16)잡지사에 "An appropriate thresholding method of wavelet denoising for dropping ambient noise"의 제목으로 발표하였다.