管道超声检测系统中数据压缩算法的研究与实现

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要管道超声检测系统中数据压缩算法的研究与实现摘要本论文主要研究超声检测系统中的数据压缩算法。该课题来源于海洋资源开发技术主题下资源与环境技术领域中的一项国家海洋863重大专题项目，“海底管道内爬行器及其检测技术”，开发研制一套用于海底输油管道内壁的缺陷检测装置，本课题是该项目的一个重要组成部分。由于超声检测一般信号采样频率很高，得到的原始数据量会很大。因而，为了能满足存储空间的要求，系统必须对原始超声数据进行高效的压缩。本文就是针对这一问题，从超声数据的特点出发，研究和设计一种高效、快速的压缩算法，并最终实现且验证其效果。本文吸

2、取了前人的研究成果和当前热门的图像压缩算法的思想，提出了小波变换和自适应算术编码相结合的压缩方法。这种压缩系统是一种有损压缩和无损编码结合的结构。小波变换是近年来信号分析领域兴起的一种新的数学工具。应用小波变换来分解信号达到数据压缩的目的，是一种高效的、新兴的压缩方式。这一步是有损的压缩。本文详细讨论了离散小波变换和Mallat算法的实现，及其在超声信号压缩中的应用，并选用了Daubechies家族db10小波来进行实验取得了良好的效果。算术编码是一种高效的无损编码方法，它与以往的Huffman编码相比，一般有更高的压缩比。本文着重研究了算术编码的实现过

3、程，以及在编码过程中遇到的问题。同时，本文又指出了在实际压缩中遇到的符号概率估计问题，并提出了自适应算术编码的解决方案。第1页上海交通大学硕士学位论文摘要在具体实现上，本文还讨论了系统硬件的结构，并重点介绍了超声数据压缩子系统的硬件构成。同时，本文还研究了自适应算术编码在FPGA上的实现，讨论了应用Verilog硬件描述性语言实现的编码器,并详细介绍了该编码器的组成结构和工作原理。关键词：超声检测，数据压缩，小波，算术编码，FPGA本论文受国家“十五”863项目（No.2005AA602021）资助。第2页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTRese

4、archandImplementationofDataCompressioninUltrasonicPipelineInspectionABSTRACTAnewultrasonicdatacompressionalgorithmisstudiedinthisthesis.Theresearchisoneofthemostimportantpartsofthenational863keyproject–“RobertandDetectiontecnologyinoceanpipeline”.Themaintaskistoresearchandimpleme

5、ntaneffectivedatacompressionalgorithminultrasonicpipelineinspection.Becauseoftheveryhighsamplerateandthelengthofthepipeline,theamountoftheacquireddatacanbeverylarge.Inordertomeettherelativesmallandexpensivedatastoragedevice,itisverynecessarytodevelopaneffectivewayforultrasonicdat

6、acompression.Thethesisanalyzesthefeatureofultrasonicdata,andpresentsanincorporatedwaveletandadaptivearithmeticcodingdatacompressionalgorithm.Thisalgorithmhasveryhighcompressionrateandspeed.Ithasmainlytwoparts:thelossycompressionpartandthelosslesscodingpart.Thefirstpartisbasedonwa

7、velettransformandthesecondpartisimplementedusingadaptivearithmeticcoding.第3页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTWavelettransformisaverypopularandsophisticatedsignalprocessingmethod.Itcanbeusedtodecomposesignalsandcompressdata.Itisalossywayofdatacompression.Thediscretewavelettransform(DWT)andMall

8、atalgorithmarediscussed.Db10wavelets,inD