【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感，更具体的说是涉及一种布里渊增益谱还原方法、系统及可存储介质。
技术介绍
1、目前，分布式布里渊光纤传感技术在大型基础设施的结构健康监测、地质地球物理研究等领域有重要的应用价值，尤其是基于受激布里渊散射的布里渊光学时域分析仪仅需一根光纤能够实现对上百公里光纤的实时且高速的应变和温度的分布式测量，具有无连续盲区、传感点数多、测量距离长等优势，既可以大幅度降低整个监测系统的复杂程度，也可以降低监测系统的建造成本。
2、但是，在实际工程项目的长期监测过程中，由于传感机理的限制，传统的分布式布里渊光纤传感技术存在空间分辨率低的问题，其应用领域和实用价值受到严重地制约。由于结构应变和温度的变化，设置的扫描频率范围往往无法覆盖布里渊增益谱(brillouingain spectrum，bgs)的峰值信息，导致bgs测量不完整，产生残缺布里渊增益谱，也就无法提取布里渊频移(brillouin frequencyshift，bfs)和峰值功率等重要信息。同时，虽然采用斜坡辅助技术、光学线性调频链和频率梳等方法可以提高传感速度，对于一些对响应速度要求高的实时信号采集场景，过低的采样频率可能会导致高频信号的丢失，导致传统方法无法拟合。此外，当外部干扰存在时间较短时，增加频率扫描间隔和减少信号的平均数量将导致传感系统无法及时感测目标的状态，就会出现残缺布里渊增益谱。实际工程项目中的一些误操作也可能会得到残缺布里渊增益谱。在大多数情况下，在适当的频率范围内重新测量布里渊增益谱是不切实际的。因此，从残缺布里渊增益谱中还原
3、因此，如何提供一种能够解决上述问题的布里渊增益谱还原方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种布里渊增益谱还原方法、系统及可存储介质，通过构建还原监督变分自编码器网络对带噪残缺布里渊增益谱进行还原降噪处理，根据还原的布里渊增益谱能够快速准确地获得传感信息，以使得整个传感系统的测量速度和测量精度的得到明显提升。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种布里渊增益谱还原方法，包括以下步骤：
4、获取完整不带噪声布里渊增益谱数据以及残缺不带噪布里渊增益谱数据，并对所述完整不带噪声布里渊增益谱数据以及所述残缺不带噪布里渊增益谱数据进行处理，得到完整带噪声布里渊增益谱数据以及残缺带噪布里渊增益谱数据；
5、构建变分自编码器网络以及监督变分自编码器网络，其中所述变分自编码器网络包括第一编码器以及第一解码器，所述监督变分自编码器网络包括第二编码器以及第二解码器；
6、利用完整带噪声布里渊增益谱数据对所述变分自编码器网络进行优化处理，同时利用残缺带噪布里渊增益谱数据对所述监督变分自编码器网络进行优化处理；
7、选取经过优化处理的所述第二编码器以及所述第一解码器组成还原监督变分自编码器网络；
8、利用所述还原监督变分自编码器网络对带噪残缺布里渊增益谱进行处理，得到完整的布里渊增益谱数据。
9、优选的，利用完整带噪声布里渊增益谱数据对所述变分自编码器网络进行优化处理的过程包括：
10、将所述完整带噪声布里渊增益谱数据输入至所述第一编码器进行编码处理，得到对应的第一类高斯分布数据，以及所述第一类高斯分布数据对应的均值及标准差；
11、对所述第一类高斯分布数据进行随机采样得到第一随机数据，并将所述第一随机数据输入至所述第一解码器进行解码处理，得到对应的第一布里渊增益谱数据；
12、根据所述第一布里渊增益谱数据、所述完整不带噪声布里渊增益谱数据以及所述第一类高斯分布数据得到第一总损失值；
13、根据所述第一总损失值对所述变分自编码器网络进行优化，当优化次数满足第一预设次数时或所述第一布里渊增益谱数据满足预设质量要求时，停止优化。
14、优选的，利用残缺带噪布里渊增益谱数据对所述监督变分自编码器网络进行优化处理的具体处理过程包括：
15、将所述残缺带噪布里渊增益谱数据输入至所述第二编码器进行编码处理，得到对应的第二类高斯分布数据，以及所述第二类高斯分布数据对应的均值及标准差；
16、对所述第二类高斯分布数据进行随机采样得到第二随机数据，并将所述第二随机数据输入至所述第二解码器进行解码处理，得到对应的第二布里渊增益谱数据；
17、根据所述第二布里渊增益谱数据、所述完整不带噪声布里渊增益谱数据以及所述第二类高斯分布数据得到第二总损失值；
18、根据所述第二总损失值对所述变分自编码器网络进行优化，当优化次数满足第二预设次数或所述第二布里渊增益谱数据满足预设质量要求时，停止优化。
19、优选的，利用所述还原监督变分自编码器网络对带噪残缺布里渊增益谱进行处理，得到完整的布里渊增益谱数据的具体处理过程包括：
20、将带噪残缺布里渊增益谱输入到所述第二编码器中进行编码处理，得到对应的潜在特征；
21、将潜在特征输入至所述第一解码器中得到不带噪完整增益谱。
22、优选的，获取第一总损失值的具体处理过程包括：
23、将所述第一布里渊增益谱数据与对应的所述完整不带噪声布里渊增益谱数据代入损失函数，得到第一重构损失；
24、将所述第一类高斯分布数据与标准高斯分布做kl散度，得到对应的第一分布差异损失；
25、对所述第一分布差异损失以及所述第一重构损失求和，得到第一总损失值。
26、优选的，获取第二总损失值的具体处理过程包括：
27、将所述第二布里渊增益谱数据与对应的所述完整不带噪声布里渊增益谱数据代入损失函数，得到第二重构损失；
28、将所述第二类高斯分布数据与所述第一类高斯分布数据做kl散度，得到对应的第二分布差异损失；
29、对所述第二分布差异损失以及所述第二重构损失求和，得到第二总损失值。
30、优选的，所述第二解码器包括转置卷积层、注意力模块以及完全连接层，所述第一编码器包括卷积层、注意力模块以及完全连接层。
31、优选的，利用决定系数、均方根误差以及不确定度对所述还原监督变分自编码器网络进行评价。
32、本专利技术还提供一种利用上述任一项所述的一种布里渊增益谱还原方法的重构系统，包括：
33、数据处理模块，用于获取完整不带噪声布里渊增益谱数据以及残缺不带噪布里渊增益谱数据，并对所述完整不带噪声布里渊增益谱数据以及所述残缺不带噪布里渊增益谱数据进行处理，得到完整带噪声布里渊增益谱数据以及残缺带噪布里渊增益谱数据；
34、第一网络构建模块，用于构建变分自编码器网络以及监督变分自编码器网络，其中所述变分自编码器网络包括第一编码器以及第本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种布里渊增益谱还原方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种布里渊增益谱还原方法，其特征在于，利用完整带噪声布里渊增益谱数据对所述变分自编码器网络进行优化处理的过程包括：
3.根据权利要求2所述的一种布里渊增益谱还原方法，其特征在于，利用残缺带噪布里渊增益谱数据对所述监督变分自编码器网络进行优化处理的具体处理过程包括：
4.根据权利要求1所述的一种布里渊增益谱还原方法，其特征在于，利用所述还原监督变分自编码器网络对带噪残缺布里渊增益谱进行处理，得到完整的布里渊增益谱数据的具体处理过程包括：
5.根据权利要求2所述的一种布里渊增益谱还原方法，其特征在于，获取第一总损失值的具体处理过程包括：
6.根据权利要求3所述的一种布里渊增益谱还原方法，其特征在于，获取第二总损失值的具体处理过程包括：
7.根据权利要求1所述的一种布里渊增益谱还原方法，其特征在于，所述第二解码器包括转置卷积层、注意力模块以及完全连接层，所述第一编码器包括卷积层、注意力模块以及完全连接层。
8.根据权利要求
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的一种布里渊增益谱还原方法的重构系统，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的布里渊增益谱还原方法。
...【技术特征摘要】
1.一种布里渊增益谱还原方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种布里渊增益谱还原方法，其特征在于，利用完整带噪声布里渊增益谱数据对所述变分自编码器网络进行优化处理的过程包括：
3.根据权利要求2所述的一种布里渊增益谱还原方法，其特征在于，利用残缺带噪布里渊增益谱数据对所述监督变分自编码器网络进行优化处理的具体处理过程包括：
4.根据权利要求1所述的一种布里渊增益谱还原方法，其特征在于，利用所述还原监督变分自编码器网络对带噪残缺布里渊增益谱进行处理，得到完整的布里渊增益谱数据的具体处理过程包括：
5.根据权利要求2所述的一种布里渊增益谱还原方法，其特征在于，获取第一总损失值的具体处理过程包括：
6.根据权利要求3所...
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