本文關(guān)鍵詞：基于小波變換的鋼軌超聲探傷數(shù)據(jù)壓縮研究

  更多相關(guān)文章： 鋼軌探傷 超聲檢測(cè) 小波變換 數(shù)據(jù)壓縮 小波基

【摘要】：本論文對(duì)基于小波變換的鋼軌超聲探傷數(shù)據(jù)壓縮方案進(jìn)行了研究。超聲檢測(cè)技術(shù)是目前運(yùn)用最廣的無(wú)損檢測(cè)技術(shù),被運(yùn)用于無(wú)損檢測(cè)的各個(gè)領(lǐng)域,尤其是鋼軌探傷。但是鋼軌超聲探傷原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量非常龐大,需要占用大量的存儲(chǔ)資源,一定程度上限制了鋼軌超聲探傷的發(fā)展。所以,鋼軌超聲探傷數(shù)據(jù)高效高保真壓縮方案的研究,對(duì)于鋼軌探傷技術(shù)的發(fā)展有著重要意義。論文分析了超聲探傷信號(hào)的特征和數(shù)學(xué)模型,進(jìn)一步探討了常見(jiàn)的數(shù)據(jù)壓縮方法。采用壓縮率和相對(duì)均方根誤差作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量壓縮效果,研究了適用于鋼軌超聲探傷信號(hào)壓縮小波基的尋找方法和壓縮方案。進(jìn)而進(jìn)一步采用編碼的方式,研究了編碼的對(duì)于小波壓縮效果的提升。首先,定性比較各種小波基的數(shù)學(xué)特點(diǎn),根據(jù)對(duì)小波壓縮比較重要的特性(消失矩、緊支性等)對(duì)小波基進(jìn)行了初步篩選,得出了20多種小波基。之后引入壓縮后余留能量系數(shù)作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步篩選出了3種適合超聲信號(hào)壓縮的小波基。最后通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮實(shí)驗(yàn)和壓縮效果評(píng)價(jià)參數(shù),得出了Coif5是超聲信號(hào)壓縮中最優(yōu)的小波基函數(shù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了各個(gè)分解層數(shù)下的壓縮比和相對(duì)誤差,由于壓縮比和失真存在一定的對(duì)立關(guān)系,根據(jù)控制變量法的思想,調(diào)整量化閾值進(jìn)行了多次壓縮實(shí)驗(yàn),最終確定了小波壓縮的最佳分解層數(shù)為6,此時(shí)小波壓縮壓縮率為5.571%,相對(duì)均方根誤差1.19%。在小波壓縮的基礎(chǔ)上,引入熵編碼對(duì)小波壓縮進(jìn)行補(bǔ)充,在沒(méi)有引入失真的情況下改善了壓縮效果。比較了算術(shù)編碼和LZW編碼等幾種常見(jiàn)的編碼方式及其改進(jìn)編碼方式,以壓縮比和運(yùn)算時(shí)間為評(píng)價(jià)指標(biāo),選擇使用自適應(yīng)算術(shù)編碼作為編碼壓縮方式。最后對(duì)實(shí)際的鋼軌探傷數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合壓縮實(shí)驗(yàn),使用小波壓縮結(jié)合編碼壓縮的方式取得了良好的壓縮效果,壓縮率為2.919%,相對(duì)均方根誤差1.19%。各項(xiàng)壓縮指標(biāo)優(yōu)于現(xiàn)行的超聲壓縮算法,對(duì)應(yīng)壓縮率為4.46%,相對(duì)均方根誤差為5.31%。
【關(guān)鍵詞】：鋼軌探傷 超聲檢測(cè) 小波變換 數(shù)據(jù)壓縮 小波基
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB559
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 課題的背景以及研究意義12-13
• 1.2 數(shù)據(jù)壓縮的發(fā)展與研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 論文的主要內(nèi)容及其安排15-17
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)15-16
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)和安排16-17
• 第二章 鋼軌超聲數(shù)據(jù)壓縮概述17-23
• 2.1 鋼軌超聲探傷數(shù)據(jù)的特點(diǎn)17
• 2.2 超聲探傷信號(hào)的特性17-19
• 2.2.1 超聲探傷信號(hào)的數(shù)學(xué)模型17-18
• 2.2.2 超聲探傷信號(hào)的特性18-19
• 2.3 數(shù)據(jù)壓縮方法簡(jiǎn)介19-21
• 2.3.1 數(shù)據(jù)無(wú)損壓縮19-20
• 2.3.2 數(shù)據(jù)有損壓縮20-21
• 2.4 數(shù)據(jù)壓縮性能評(píng)價(jià)方法21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 小波壓縮理論23-38
• 3.1 小波變換簡(jiǎn)介23
• 3.2 連續(xù)小波變換23-24
• 3.3 離散小波變換24-25
• 3.4 多分辨率分析25-28
• 3.4.1 由理想濾波器組引入多分辨率分析26-27
• 3.4.2 由函數(shù)空間引入多分辨率分析27-28
• 3.5 小波變換的Mallat快速算法28-30
• 3.6 提升小波變換30-31
• 3.7 小波壓縮原理31-33
• 3.8 小波壓縮過(guò)程33-37
• 3.9 本章小結(jié)37-38
• 第四章 超聲探傷數(shù)據(jù)的小波壓縮38-50
• 4.1 數(shù)據(jù)來(lái)源38-39
• 4.2 最優(yōu)小波基的確定39-44
• 4.2.1 通過(guò)數(shù)學(xué)特性篩選小波基40-41
• 4.2.2 通過(guò)保留能量系數(shù)篩選小波基41-42
• 4.2.3 通過(guò)壓縮實(shí)驗(yàn)篩選小波基42-44
• 4.3 最優(yōu)量化方式的確定44-45
• 4.4 最優(yōu)分解層數(shù)的確定45-47
• 4.5 不同數(shù)據(jù)的小波分解47-48
• 4.6 小波壓縮實(shí)驗(yàn)48
• 4.7 本章小結(jié)48-50
• 第五章 超聲探傷數(shù)據(jù)的編碼壓縮50-67
• 5.1 編碼理論50-51
• 5.2 Huffman編碼51-52
• 5.3 游程編碼52-53
• 5.4 算術(shù)編碼53-56
• 5.4.1 傳統(tǒng)算術(shù)編碼53-54
• 5.4.2 自適應(yīng)算術(shù)編碼54-56
• 5.5 LZW編碼56-58
• 5.5.0 傳統(tǒng)LZW編碼56-57
• 5.5.1 LZW查找方式改進(jìn)57-58
• 5.5.2 LZW字典的優(yōu)化58
• 5.6 編碼壓縮實(shí)驗(yàn)58-64
• 5.6.1 自適應(yīng)算術(shù)編碼性能的提升59-60
• 5.6.2 改進(jìn)LZW編碼的性能提升60-61
• 5.6.3 編碼算法的比較61-64
• 5.7 總體綜合壓縮實(shí)驗(yàn)64-66
• 5.8 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 全文總結(jié)67-68
• 6.2 進(jìn)一步研究展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文及成果76

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