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基于小波变换的钢轨超声探伤数据压缩研究
| 论文题名： | 基于小波变换的钢轨超声探伤数据压缩研究 |
| 关键词： | 钢轨;超声探伤;数据压缩;小波变换 |
| 摘要： | 本论文对基于小波变换的钢轨超声探伤数据压缩方案进行了研究。超声检测技术是目前运用最广的无损检测技术，被运用于无损检测的各个领域，尤其是钢轨探伤。但是钢轨超声探伤原始数据的数据量非常庞大，需要占用大量的存储资源，一定程度上限制了钢轨超声探伤的发展。所以，钢轨超声探伤数据高效高保真压缩方案的研究，对于钢轨探伤技术的发展有着重要意义。 论文分析了超声探伤信号的特征和数学模型，进一步探讨了常见的数据压缩方法。采用压缩率和相对均方根误差作为标准来衡量压缩效果，研究了适用于钢轨超声探伤信号压缩小波基的寻找方法和压缩方案。进而进一步采用编码的方式，研究了编码的对于小波压缩效果的提升。 首先，定性比较各种小波基的数学特点，根据对小波压缩比较重要的特性（消失矩、紧支性等）对小波基进行了初步筛选，得出了20多种小波基。之后引入压缩后余留能量系数作为评判标准，进一步筛选出了3种适合超声信号压缩的小波基。最后通过数据压缩实验和压缩效果评价参数，得出了Coif5是超声信号压缩中最优的小波基函数。 通过实验得出了各个分解层数下的压缩比和相对误差，由于压缩比和失真存在一定的对立关系，根据控制变量法的思想，调整量化阈值进行了多次压缩实验，最终确定了小波压缩的最佳分解层数为6,此时小波压缩压缩率为5.571％，相对均方根误差1.19％。 在小波压缩的基础上，引入熵编码对小波压缩进行补充，在没有引入失真的情况下改善了压缩效果。比较了算术编码和LZW编码等几种常见的编码方式及其改进编码方式，以压缩比和运算时间为评价指标，选择使用自适应算术编码作为编码压缩方式。 最后对实际的钢轨探伤数据进行了综合压缩实验，使用小波压缩结合编码压缩的方式取得了良好的压缩效果，压缩率为2.919％，相对均方根误差1.19％。各项压缩指标优于现行的超声压缩算法，对应压缩率为4.46％，相对均方根误差为5.31％。 |
| 作者： | 吴卓智 |
| 专业： | 光学工程 |
| 导师： | 高晓蓉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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