發(fā)布時(shí)間：2017-03-30 18:17

  本文關(guān)鍵詞：改進(jìn)型壓縮感知算法研究及其FPGA實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在礦山物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展過程中,越來越多的問題凸顯出來,在煤礦井下以及地面上無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布越來越多,尤其是井下。目前更加傾向于無人值守作業(yè)的智能操作,提高煤炭生產(chǎn)的安全性以及高效性是必然的趨勢(shì),由此各個(gè)節(jié)點(diǎn)要采集和處理的數(shù)據(jù)量將呈幾何增長(zhǎng)也將是正�；F(xiàn)象,帶來的一系列問題將使物聯(lián)網(wǎng)資源嚴(yán)重消耗,生存周期縮短。而一種新型的采樣理論即壓縮感知理論,其采樣算法中采樣率可以遠(yuǎn)低于奈奎斯特采樣頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集,從而可以大大降低數(shù)據(jù)的采樣量,提高了物聯(lián)網(wǎng)的資源使用率,在數(shù)據(jù)的傳輸以及存儲(chǔ)上都很有優(yōu)勢(shì)。本文通過對(duì)壓縮感知的理論研究和分析,進(jìn)一步將壓縮感知理論進(jìn)行算法改進(jìn),提出了基于小波變換的壓縮感知改進(jìn)算法,針對(duì)礦山物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集和壓縮進(jìn)行深入研究。首先對(duì)壓縮感知基礎(chǔ)理論的三個(gè)重要環(huán)節(jié)即稀疏變換、數(shù)據(jù)觀測(cè)、重構(gòu)還原進(jìn)行分析,然后將離散小波變換理論引入壓縮感知算法中,本文采用的是sym3母小波作為小波變換基,主要是對(duì)數(shù)據(jù)稀疏環(huán)節(jié)的算法進(jìn)行改進(jìn),將要采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波稀疏變換,得到稀疏系數(shù),并結(jié)合煤礦相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行算法實(shí)驗(yàn)和仿真,仿真平臺(tái)采用Matlab7.1版本,編寫m文件調(diào)用圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。最后搭建硬件平臺(tái),主要采用Cyclone IV EP4CE22F17C8芯片器件,將改進(jìn)型壓縮感知算法進(jìn)行FPGA硬件上的設(shè)計(jì)與研究,設(shè)計(jì)硬件各個(gè)模塊的功能,采用Verilog硬件描述語言編寫執(zhí)行命令,進(jìn)行硬件系統(tǒng)的仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了硬件的可行性。
【關(guān)鍵詞】：礦山物聯(lián)網(wǎng) 壓縮感知 小波變換 稀疏 FPGA
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD67;TP391.44;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-15
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu)13-15
• 2 壓縮感知理論簡(jiǎn)介15-23
• 2.1 壓縮感知基本理論15-16
• 2.2 壓縮感知理論算法研究16-21
• 2.2.1 信號(hào)稀疏表示17-18
• 2.2.2 觀測(cè)矩陣18-20
• 2.2.3 信號(hào)重構(gòu)20-21
• 2.3 本章小結(jié)21-23
• 3 基于小波變換的壓縮感知理論改進(jìn)算法研究23-37
• 3.1 小波變換分析23-25
• 3.2 基于小波變換的改進(jìn)壓縮感知算法25-29
• 3.3 改進(jìn)算法仿真實(shí)驗(yàn)29-35
• 3.3.1 算法仿真29-32
• 3.3.2 仿真結(jié)果32-35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 4 壓縮感知的FPGA硬件設(shè)計(jì)37-61
• 4.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)37-41
• 4.1.1 結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)37-39
• 4.1.2 設(shè)計(jì)流程39-40
• 4.1.3 系統(tǒng)硬件總體框圖40-41
• 4.2 系統(tǒng)各功能模塊41-43
• 4.3 圖像數(shù)據(jù)采集控制模塊43-47
• 4.3.1 IIC控制模塊43-45
• 4.3.2 圖像數(shù)據(jù)輸入模塊45-46
• 4.3.3 CMOS圖像傳感器46-47
• 4.4 SDRAM控制器模塊47-51
• 4.5 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊51-53
• 4.6 FIFO緩存模塊53-55
• 4.7 其他硬件模塊55-57
• 4.8 系統(tǒng)調(diào)試及數(shù)據(jù)分析57-59
• 4.9 本章小結(jié)59-61
• 5 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-69
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果69

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 楊磊;黃友銳;唐超禮;陳珍萍;徐善永;;改進(jìn)型壓縮感知圖像算法在煤礦物聯(lián)網(wǎng)中的研究[J];煤礦機(jī)械;2015年08期

2 楊磊;黃友銳;唐超禮;曲立國(guó);陳珍萍;韓濤;;一種煤礦井下圖像壓縮方法[J];工礦自動(dòng)化;2015年08期

3 任越美;張艷寧;李映;;壓縮感知及其圖像處理應(yīng)用研究進(jìn)展與展望[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2014年08期

4 張偉;;基于FPGA的圖像邊緣檢測(cè)Sobel算法的研究與實(shí)現(xiàn)[J];電腦知識(shí)與技術(shù);2014年20期

5 張金成;呂方旭;王鈺;王泉;唐永康;;WSNs中的分簇式壓縮感知[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2014年01期

6 李易難;牛燕雄;楊露;;基于DSP+FPGA視頻圖像采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];電子測(cè)量技術(shù);2014年01期

7 劉芳;武嬌;楊淑媛;焦李成;;結(jié)構(gòu)化壓縮感知研究進(jìn)展[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2013年12期

8 羅孟儒;周四望;;自適應(yīng)小波包圖像壓縮感知方法[J];電子與信息學(xué)報(bào);2013年10期

9 尹宏鵬;劉兆棟;柴毅;焦緒國(guó);;壓縮感知綜述[J];控制與決策;2013年10期

10 寧方立;何碧靜;韋娟;;基于l_p范數(shù)的壓縮感知圖像重建算法研究[J];物理學(xué)報(bào);2013年17期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 楊真真;壓縮感知重構(gòu)技術(shù)及其在圖像融合中的應(yīng)用研究[D];南京郵電大學(xué);2014年

2 張臻;基于壓縮感知的圖像編解碼方法研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

3 吳宣夠;基于壓縮感知的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)數(shù)據(jù)收集研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

4 孫彪;基于壓縮感知的信號(hào)頻譜測(cè)量方法研究[D];華中科技大學(xué);2013年

5 孫林慧;語音壓縮感知關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

6 趙貽玖;稀疏模擬信號(hào)壓縮采樣與重構(gòu)算法研究[D];電子科技大學(xué);2012年

7 謝曉春;壓縮感知理論在雷達(dá)成像中的應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 張浩然;基于FPGA的視頻采集及圖像處理算法實(shí)現(xiàn)[D];云南大學(xué);2015年

2 張浩;體域網(wǎng)中基于FPGA的壓縮感知硬件設(shè)計(jì)[D];南昌大學(xué);2014年

3 謝小紅;基于小波變換的圖像壓縮感知方法研究[D];湖南大學(xué);2012年

4 張海青;基于FPGA圖像處理系統(tǒng)的關(guān)鍵算法研究及硬件實(shí)現(xiàn)[D];重慶大學(xué);2010年

5 黃艷軍;基于FPGA的數(shù)字圖像預(yù)處理算法研究[D];南京理工大學(xué);2009年

6 趙釜;基于CycloneII系列FPGA的圖像實(shí)時(shí)采集與預(yù)處理系統(tǒng)研究[D];重慶大學(xué);2009年

7 仙云森;基于FPGA的圖像處理算法研究及硬件設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2008年

8 付昱強(qiáng);基于FPGA的圖像處理算法的研究與硬件設(shè)計(jì)[D];南昌大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：改進(jìn)型壓縮感知算法研究及其FPGA實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：277782