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《浙江大学》 2004年
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小波理论在信号去噪和数据压缩中的应用研究

蒋鹏  
【摘要】: 过程控制系统中,收集“正确而真实”的数据是至关重要的。然而,由于测量误差、仪表精度、计算误差甚至是人为因素,过程测量数据通常不可避免地存在噪声。如何去除测量数据中的噪声,提取感兴趣的信息就成为过程数据处理的一项关键技术。 随着计算机技术及传感器技术的发展,人们对工业过程安全高效生产的要求愈来愈高,这导致了过程测量数据爆炸。过程数据是一种丰富的信息资源,可应用于各种过程控制任务,因此大量的过程数据需要存储。在保证过程数据主要特征基本不变的前提下,对其进行压缩减少数据存储空间,是一项很有意义的研究工作。 小波变换通过伸缩和平移等运算功能对函数或信号进行多尺度细化分析,是时间和频率的局部变换,能有效地从信号中提取信息,因而成为当前一种新兴的信号处理技术。小波变换在过程数据处理的信号去噪和数据压缩等方面的应用,愈来愈受到人们的重视。 本文对小波变换在过程数据的信号去噪和数据压缩中的应用进行了研究。本文所作的工作如下: 1)利用小波变换下有效信号和噪声在多尺度空间中不同的模极大值传播特性,给出了一种去除纸浆浓度检测信号中的白噪声的算法,编制了相应的程序,作为对纸浆浓度检测信号去噪方法的初步探讨和尝试。该方法在去噪的同时,能有效地保留信号的奇异点的信息,是原始信号的一个非常好的估计。 2)基于Donoho阈值去噪方法,给出了一种时频分辨率更高的小波包分解系数收缩的去噪方法。比较了选择不同阈值及不同阈值函数对纸浆浓度信号去噪的效果。指出实际应用时要根据具体的信号处理目标来选择合适的阈值和阈值函数。 3)针对Donoho阈值去噪方法对小波基的平移依赖性而在信号奇异点产生的pseudo-Gibbs现象,给出了一种平移不变小波变换去噪方法。此方法对含噪信号进行循环平移,利用软阈值或硬阈值函数对含噪信号的小波分解系数进行收缩操作,并重构信号,再进行反向的循环平移,能有效地抑制pseudo-Gibbs现象。 浙江大学博士学位论文 4)利用小波的多分辨率分析特点,推出了一个用于信号多分辨率分解的稀 疏矩阵,在此基础上给出了一种可对任意长度数据进行压缩的方法,并对化工过 程的历史数据进行数据压缩和还原,压缩后的解压缩数据仍保持较小的相对误 差,并得到了较大的压缩比。 5)给出了针对一维数据压缩的多级树集合分割编码,并将其与整数小波变 换相结合导出了一种新的数据压缩方法。对一造纸厂的温度数据进行压缩和还 原,仿真结果表明,该方法与基于多分辨率分析的压缩方法相比,具有计算复杂 度低、数据压缩速度快、压缩比高和重构误差小的特点,有在无纸记录仪等常见 的测控仪表中实现的可能性。 6)探讨了小波网络在过程控制系统中信号处理方面应用的可行性,给出了 一种基于自适应小波网络的数据压缩算法,该算法具有参数收敛速度快、数据压 缩比高的特点。 7)设计了一个温湿度信号处理系统,作为试验各种信号去噪和数据压缩算 法的平台。 最后总结全文,指出有待于进一步研究的课题和今后工作的重点。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP273

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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9 王文;康锡章;王晓东;;基于小波域HMT的航空侦察图像去噪方法[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
10 骆晖;王振飞;;数字式可组态信号调理器的开发[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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8 邓志鑫;基于因子图消息传递算法的伪码快速捕获方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
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10 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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1 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 张俊华;闪存盘数据压缩实践[N];中国计算机报;2002年
4 广西南宁超创信息工程有限公司 蔡健;Delphi数据压缩处理[N];计算机世界;2001年
5 杨国燕;“优”胜劣败[N];网络世界;2006年
6 ;用压缩,出口不窄[N];网络世界;2004年
7 ;McDATA: 远程容灾解决方案[N];计算机世界;2005年
8 会从;存储时代已经来临[N];政府采购信息报;2005年
9 南京邮电大学 马国强 毕厚杰;多媒体会议中的H.264编码[N];计算机世界;2006年
10 邓健;网络加速面向移动用户[N];计算机世界;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋鹏;小波理论在信号去噪和数据压缩中的应用研究[D];浙江大学;2004年
2 刘志刚;多小波理论及其在电力系统故障信号处理中的应用研究[D];西南交通大学;2003年
3 李文军;多小波和小波神经网络构造及其在电弧故障诊断中的应用研究[D];吉林大学;2008年
4 应蓓华;用于无线传感网的低能耗数据压缩[D];清华大学;2010年
5 史操;基于计算机视觉的三维人体运动数据压缩[D];中南大学;2011年
6 吴梅;小波理论在导弹故障诊断中的应用研究[D];西北工业大学;2003年
7 杨金显;微惯性测量系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 徐永刚;矿山数据压缩采集与重建方法研究[D];中国矿业大学;2013年
10 陈隽永;小波理论及其在超宽带雷达中的应用研究[D];电子科技大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 剧高峰;小波理论在电力系统电能质量分析与处理中的应用研究[D];中南大学;2004年
2 汪大全;电力录波数据压缩技术的研究[D];西南交通大学;2003年
3 宋圣军;心电信号数据压缩及其QRS波的识别[D];沈阳工业大学;2002年
4 冯水锋;超声检测图像处理和数据压缩的研究[D];浙江大学;2011年
5 张毅;栅格编码量化在合成孔径雷达数据压缩中的应用[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
6 何云升;基于XML的网络数据交换研究与实现[D];西安电子科技大学;2002年
7 林震宇;LabVIEW在继电保护故障信息处理系统开发中的应用[D];浙江大学;2006年
8 王立凯;基于无线传感器网络的联机分析处理技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 王书宏;低分辨雷达目标识别系统中的检测、跟踪与数据压缩技术研究与实现[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
10 温秀梅;流媒体技术中数据压缩算法的研究[D];河北工业大学;2003年
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