检索结果-南通市图书馆

作者：赵文强西安电子科技大学

学位级别：硕士

音频信号分析系统是音频处理的承载平台。PYNQ-FPGA将ARM与FPGA结合,并提供Python开发环境,与传统的FPGA相比其独特的Overlay结构可以随时对资源进行重构,为音频分析提供了一种可重构的实验平台。论文研究基于PYNQFPGA的音频分析技术,... 详细信息

音频信号分析系统是音频处理的承载平台。PYNQ-FPGA将ARM与FPGA结合,并提供Python开发环境,与传统的FPGA相比其独特的Overlay结构可以随时对资源进行重构,为音频分析提供了一种可重构的实验平台。论文研究基于PYNQFPGA的音频分析技术,旨在设计一种可重构音频分析系统,该系统可以高效的进行音频信号的频谱分析和特征识别。系统在运行过程中会根据不同功能对资源进行重构,从而提供了功能的可重构性以及资源的可重构性,可以最大限度的节约资源并提高运行效率。论文首先研究音频分析技术基础。音频信号分析的核心是频谱分析,由于音频信号为非平稳信号,频域转换的典型方法是短时傅里叶变换,即对一段信号分帧,对每一帧信号分别进行傅里叶变换。在得到频谱后,提取其梅尔频率倒谱系数,作为音频特征进行下一步的分析。接着研究了音频特征的分析识别方法,选用了卷积神经网络作为本文的实现方法,并论述了其基本结构。在完成音频分析技术研究的基础上,给出了基于PYNQ-FPGA的可重构音频分析系统的整体结构。整个结构包括硬件平台和软件模块两个部分。其中硬件平台设计先完成了对FPGA的芯片选型,并对其相关的外设和接口电路的元器件选型和硬件电路进行了叙述。接着围绕着音频编解码芯片WM8731进行了研究和设计,对其基本电路、功能、结构和通讯协议进行了分析。在硬件平台搭建的基础上,软件模块设计实现了音频采集生成、音频分析和结果显示三大模块。论文对各模块所使用的IP子模块进行了介绍,并给出了各IP的驱动程序。对音频分析模块,介绍了短时傅里叶变换和梅尔滤波倒谱系数提取的实现,搭建了卷积神经网络实现中文音频“上”、“下”、“左”、“右”的识别,并将其移植到PYNQ-FPGA上。给出了各模块的运行流程图。最后,对系统进行测试分析,先对数据通路进行测试,接着进行系统测试。测试结果验证了功能的完整性以及系统的可重构性。

关键词：音频分析 PYNQ-FPGA 可重构 WM8731

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基于树莓派的智能认知无线电监测系统的设计

基于树莓派的智能认知无线电监测系统的设计

作者：常祺西安电子科技大学

学位级别：硕士

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音频信号特性智能分析研究及软件设计

音频信号特性智能分析研究及软件设计

作者：王金瑞西安电子科技大学

学位级别：硕士

环境音频是音频除语音、音乐之外的一类重要音频信息,针对环境音频信号的智能分析受到越来越多的关注。论文研究基于深度学习和迁移学习的音频智能分析技术,旨在设计一种音频智能分析软件,通过该软件可以对环境音频进行智能识别,识别结... 详细信息

环境音频是音频除语音、音乐之外的一类重要音频信息,针对环境音频信号的智能分析受到越来越多的关注。论文研究基于深度学习和迁移学习的音频智能分析技术,旨在设计一种音频智能分析软件,通过该软件可以对环境音频进行智能识别,识别结果可用于安防监控、智能家居、城市噪声管理等方面。首先,本文利用音频预处理技术对原始环境音频进行简单的预处理。为了提高原始环境音频的质量,先利用双门限端点信号检测算法剪除环境音频中的无声片段,接着通过预加重算法增强环境音频高频部分能量,再使用分帧和加窗操作分割环境音频信号。然后,本文设计了一种结合PANNs网络和门控循环单元网络(GRU)的环境音频识别模型。针对环境音频训练样本不足的问题,引入基于AudioSet大型音频数据集的PANNs网络。PANNs网络具有原始音频和其对数梅尔谱双输入的特点,利用原始音频输入,补充对数梅尔谱缺失的音频特征。同时设计了PANNs+GRU目标网络模型。接下来,论文设计五个实验验证目标模型性能。实验先对比了GRU网络结构对模型识别结果的影响,实验结果表明三层512神经节点的GRU网络性能最好。实验又对比了迁移学习对模型识别结果的影响,实验结果表明迁移学习提高了模型识别效果且小样本学习时表现更好。其次,实验对比了不同源训练集对模型识别结果的影响,实验结果表明AudioSet数据集更适合源模型训练。再次,实验对比了不同迁移方式对模型识别结果的影响,实验结果表明微调迁移学习模型识别效果最好。实验还对比了其它环境音频识别模型,实验结果表明本文提出的PANNs-GRU模型识别效果优于其它模型,整体识别准确度达到90%以上。最后,实现环境音频智能识别软件设计及测试。先将训练完成的音频识别模型保存,利用函数调用模型分别实现音频识别和声音时间检测功能,增加音频录制和播放功能;其次,利用PyQt软件开发GUI界面,实现上述功能的人机交互,将相关文件打包生成环境音频智能识别软件。接着通过实验对环境音频智能识别软件进行功能和性能测试。实验利用麦克风采集多种环境音频进行识别,测试结果表明软件的识别准确度高,对音频的处理识别速度快,软件具有较好的实时性和稳定性。

关键词：环境音频智能识别深度学习迁移学习软件设计

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基于FPGA的智能舌诊系统设计

基于FPGA的智能舌诊系统设计

作者：郑翔文西安电子科技大学

学位级别：硕士

在传统舌诊的过程中,诊断结果容易受到医师经验的影响,并且还存在着交叉感染的风险。为此,本文设计了一种基于FPGA的智能舌诊系统,该系统将传统舌诊与现代图像处理技术相结合,通过摄像头采集舌体图像,并由FPGA上实现的算法处理模块对舌... 详细信息

在传统舌诊的过程中,诊断结果容易受到医师经验的影响,并且还存在着交叉感染的风险。为此,本文设计了一种基于FPGA的智能舌诊系统,该系统将传统舌诊与现代图像处理技术相结合,通过摄像头采集舌体图像,并由FPGA上实现的算法处理模块对舌体的颜色特征以及性状特征进行识别,并将诊断结果显示在显示屏上。凭借着FPGA高度并行化运算的优势,大大提高了系统的运行速度,并且该系统能耗更低、体积更小,更加便于系统的部署。首先针对传统中医舌诊理论中的舌体颜色以及舌体性状特征,分析与实现了对应的识别算法。对于舌体性状特征的识别,通过对比分析三种神经网络训练后的实现效果,选用了Alex Net网络模型作为该特征的识别算法,同时使用迁移学习的方式,来避免因数据集数量过少而造成的过拟合现象,该算法识别的准确率达到了97.4%。对于舌体的颜色特征识别是通过K均值聚类算法来实现的,并且优化了聚类过程中的聚类中心初始化过程,从而提高特征的识别速度。在实现舌体特征的识别后,对系统的总体结构进行了设计。然后利用HLS开发工具,在FPGA上实现了卷积神经网络以及K均值聚类算法的加速IP核,并通过AXI-stream实现FPGA(PL端)与So C(PS端)之间的的数据传输。其中卷积神经网络加速模块是针对卷积神经网络中的卷积层、池化层、激活层以及全连接层进行加速处理的。并且由于Ultra-96开发板中FPGA芯片资源较为匮乏,因此采用数据分割的方式,将每层特征图和卷积核分批送入至FPGA中进行运算,以避免资源不足的情况。同时,通过数组优化以及循环优化来提高算法运算的并行度,并通过数据优化来提高数据的吞吐量,从而大大提高了系统的运行速度。最后对系统进行了测试,首先对舌体特征识别的准确率进行了测试,测试结果表明算法在FPGA上的运行结果与在PC上的运行结果之间的数据差异不超过1%,并且该差异不会导致识别结果出现偏差,基本可以忽略不计。之后对系统的性能进行了测试,测试结果表明Alex Net的运行时间为0.85s,K均值聚类算法的运行时间为0.07s,系统的整体运行时间为1.57s。系统的整体测试结果表明,本文所设计的系统能够准确识别出舌体的颜色以及性状特征,并能及时给出诊断结果。

关键词： FPGA 智能化舌诊 HLS 卷积神经网络加速设计

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基于卷积神经网络的舌象诊断研究

基于卷积神经网络的舌象诊断研究

作者：王翊越西安电子科技大学

学位级别：硕士

本文研究基于卷积神经网络的传统中医舌象诊断算法。论文使用目标检测、语义分割和图像识别卷积神经网络相结合的方式,实现将中医舌象诊断结构化和客观化。论文首先着手研究中医舌象诊疗理论,学习舌诊相关知识,掌握舌象诊断方法,为之后... 详细信息

本文研究基于卷积神经网络的传统中医舌象诊断算法。论文使用目标检测、语义分割和图像识别卷积神经网络相结合的方式,实现将中医舌象诊断结构化和客观化。论文首先着手研究中医舌象诊疗理论,学习舌诊相关知识,掌握舌象诊断方法,为之后舌象诊断标准化打下基础。本文依照中医理论将舌象划分出舌色与舌质两个方向。从舌色角度出发,将舌色归类出青紫舌、绛红舌、淡红舌和淡白舌。从舌质角度出发,将舌质归类出裂纹苔、芒刺苔、滑腻苔、干燥苔和薄苔五种症状。对应舌色与舌质,均可依照明确清晰的评判标准,推断出人体可能出现的各种病理。有了此标准,就可以通过现代图像处理技术,使用计算机对舌象的舌色与舌质进行识别与分类,将识别结果依照中医舌诊的病性和诊断关系得出诊断意见,从而完成舌象诊断。其次,本文完成从舌体定位、舌体语义分割、舌象特征识别到最后客观化诊断共四个步骤的具体舌象客观化诊断方案设计。并按照各步骤需求进行相关的可行性研究,针对舌象提取的各个过程给出了详细的软件设计与改进方案。给出了基于Yolov5的舌体定位方案。舌体定位环节使用Yolov5对舌象样本中的舌体进行准确定位并标注,将舌体区域进行分割,去除大部分无效背景;确定了基于UNet的舌体语义分割方案。舌体语义分割旨在彻底去除舌体轮廓外的所有背景干扰,这里使用本文提出的基于Res Net结构和Se LU激活函数改进的UNet对舌体进行语义分割,精确提取舌体部分;使用了多任务学习VGGNet进行舌象识别和分类。识别舌质使用硬共享连接的多任务网络,使用软共享将舌质和舌色网络连接搭建舌象特征识别多任务网络;在客观化诊断阶段基于由中医诊断案例总结出的人体病性诊断关系表,将识别得到的舌色与舌质与其对应,得到对应的人体症状,并结合症状给出诊疗意见。最后,对以上各步骤功能进行对接,搭建完整舌象诊断系统。使用标准测试集测试每种方法的准确性和有效性;通过多方法比对,寻找改进方案,对所选方法进行改进研究;将各方法进行融合,去除不必要的数据处理过程,简化舌象诊断整体结构。经测试,本文使用Yolov5对舌体定位的召回率为99.331%,m AP@0.5为99.493%;使用优化后的UNet舌体语义分割的准确率为99.298%,m Io U为95.873%;多任务VGGNet舌象特征分类中关于舌色的识别准确率相比单任务网络也有明显提高。

关键词：目标检测语义分割多任务网络智能化舌诊卷积神经网络

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面向目标的智能化干扰系统研究与设计

面向目标的智能化干扰系统研究与设计

作者：刘于琛西安电子科技大学

学位级别：硕士

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基于树莓派的肺音检测分析系统研究与设计

基于树莓派的肺音检测分析系统研究与设计

作者：杨嘉仪西安电子科技大学

学位级别：硕士

肺音能够反映人体肺部的生理状态,肺音听诊是中西医呼吸系统疾病诊断的重要方式,传统的听诊方法受限于专业医疗人员的诊治技术与临床经验。论文以声音信号采集处理技术和深度神经网络理论作为支撑,设计一种基于树莓派的肺音检测分析系统... 详细信息

肺音能够反映人体肺部的生理状态,肺音听诊是中西医呼吸系统疾病诊断的重要方式,传统的听诊方法受限于专业医疗人员的诊治技术与临床经验。论文以声音信号采集处理技术和深度神经网络理论作为支撑,设计一种基于树莓派的肺音检测分析系统,实现肺音信号的采集获取、肺音数据的预处理和特征提取以及神经网络分类识别,通过人机交互界面对肺音的健康状态进行可视化辅助分析。论文首先研究肺音的分析识别算法,设计了一种基于卷积神经网络的肺音分类模型。对ICBHI肺音数据库进行整理、清洗,将时间偏移和随机添加高斯白噪声两种音频数据增强方式应用于数据库,扩充肺音样本,运用巴特沃兹五阶带通滤波器进行去噪处理,然后通过归一化、下采样及样本分割完成预处理过程。利用MFCC参数提取算法提取肺音样本特征,将特征输入到改进的肺音分类模型中,将肺音识别为上呼吸道感染、慢性阻塞肺病、肺炎、支气管扩张、支气管炎和健康六种类型。论文从精确率(precision)、召回率(recall)、F1值(f1-score)、准确率(accuracy)四项指标出发评估模型性能、验证算法有效性,结果表明模型有效提高了肺音分类的精度,且更加轻量化。在完成了肺音分类模型搭建和训练的基础上,论文设计开发了肺音检测分析系统。系统硬件平台使用树莓派4B,连接3.5mm接口耳机和IPS高清显示屏,驱动SPH0645数字麦克风采集肺音信号,通过I2S协议传输数据。系统软件基于Py Qt5框架开发,包含肺音采集、特征提取、肺音识别、数据存储四项功能模块。系统部署肺音分类模型,设计人机交互界面,实现了使用者自主检测肺音、查看肺音智能分析结果、保存历史数据的功能。论文最后设计测试方案,对系统核心功能进行测试。测试结果表明系统能够完成肺音信号的检测、分析识别和数据存储,对肺音类型的识别准确率较高,轻巧便携、操作简单,可以辅助人们关注自身肺部健康,具有较好的应用价值。

关键词：树莓派肺音检测分析 MFCC特征提取卷积神经网络

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基于复杂可编程器件的数字化高压电源设计

基于复杂可编程器件的数字化高压电源设计

作者：魏欣西安电子科技大学

学位级别：硕士

高压电源是雷达发射机的重要组成部分,它为发射机微波管提供阴极或收集极等电源,它的体积和性能决定了发射机的性能。本文研究的高压电源应用了新的数字控制技术,能够消除模拟控制电路温漂带来的不利影响,提高控制性能,完善保护功能,增... 详细信息

高压电源是雷达发射机的重要组成部分,它为发射机微波管提供阴极或收集极等电源,它的体积和性能决定了发射机的性能。本文研究的高压电源应用了新的数字控制技术,能够消除模拟控制电路温漂带来的不利影响,提高控制性能,完善保护功能,增强可靠性,便于维护和升级。本电源是一种数字化高压直流开关稳压电源,研究了移相全桥ZVS-PWM的工作原理、运行模式和优化模型,探讨了雷达发射机高压电源的数字化控制方法。在研究中利用了软开关技术以提高电源逆变器的转换效率,采用移相全桥控制脉宽调制技术(PSC FB ZVS-PWM)实现功率开关器件的零电压软开关。并且给出了移相全桥ZVS-PWM功率转换电路的关键元件的设计方法。最后,本文还对该电源在低温低气压环境试验的所出现问题给出解决方法。为数字化雷达发射机系统进入实战应用做好理论和实践准备。

关键词：高压电源(HVPS) 雷达发射机数字控制移相全桥ZVS-PWM

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基于频谱分析的相位差检测系统设计

基于频谱分析的相位差检测系统设计

作者：李坤西安电子科技大学

学位级别：硕士

基于PSSMI（磁感应相位移谱）技术检测脑水肿的关键技术是相位差检测,数字化相位差检测技术具有精度高、实时性强等特点。论文研究了两种基于频谱分析的数字化相位差检测算法（FFT法和全相位FFT法）的仿真与DSP实现。论文对两种相位差... 详细信息

基于PSSMI（磁感应相位移谱）技术检测脑水肿的关键技术是相位差检测,数字化相位差检测技术具有精度高、实时性强等特点。论文研究了两种基于频谱分析的数字化相位差检测算法（FFT法和全相位FFT法）的仿真与DSP实现。论文对两种相位差检测算法进行论证、对比,验证了全相位FFT法（apFFT法）比FFT法具有更强的抑制频谱泄漏能力,并且具有“相位不变性”。论文对两种算法进行MATLAB仿真,得出了加窗的apFFT法可以实现更高精度的相位差检测。论文将基于频谱分析的相位差检测理论与DSP技术相结合,设计了双DSP+FPGA为核心的相位差检测系统的完整方案,其中系统硬件包括校正模块、预处理模块、双通道ADC模块、FPGA模块、控制模块、算法模块和人机交互模块等,系统软件包括FPGA软件、控制系统软件和算法模块软件。论文借助设计工具CCES对所设计系统的整体功能和性能进行测试,结果表明系统运行稳定,相位差检测精度达0.005?,满足设计要求。

关键词：相位差频谱分析 FFT法 apFFT法 DSP

基于图像识别的指针式工业仪表远程抄录技术研究

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基于图像识别的指针式工业仪表远程抄录技术研究

作者：马学文西安电子科技大学

学位级别：硕士

指针式工业仪表的远程抄录在数字化、智能化监控管理系统中发挥着非常重要的作用。论文设计了一种基于无线4G网络技术构建的指针式工业仪表远程抄录系统,该系统将无线通信技术和图像处理技术相结合,可以实时采集指针式仪表图像,并传输... 详细信息

指针式工业仪表的远程抄录在数字化、智能化监控管理系统中发挥着非常重要的作用。论文设计了一种基于无线4G网络技术构建的指针式工业仪表远程抄录系统,该系统将无线通信技术和图像处理技术相结合,可以实时采集指针式仪表图像,并传输至远程终端进行识别和显示。论文首先研究了指针式仪表识别算法。研究了仪表图像预处理、表盘定位、指针定位算法的实现原理,并进行了相关仿真。图像预处理包括图像滤波、直方图均衡、二值化和边缘检测;表盘定位采用RHT圆检测算法实现;基于现有研究中的改进模板匹配算法,提出一种基于径向灰度统计的指针定位方法。获取到圆形表盘参数和指针位置信息后,结合仪表量程,采用角度法计算仪表示数。在完成指针式仪表识别算法的基础上,给出了基于STM32F407的指针式工业仪表远程抄录系统的软硬件设计。在硬件设计方面,系统以STM32F407为主处理器,EC20为4G通信模块实现远程终端接入4G网络,对系统图像采集模块和4G传输模块进行了详细的分析与设计。系统软件方面主要完成了OV2640图像采集、4G传输软件设计和仪表特征识别模块的算法实现流程。在Visual Studio 2017集成开发平台下,使用Win Form进行上位机界面开发。最后,对系统进行测试分析。配置系统测试平台,对系统性能、系统功能模块以及算法识别率进行测试。测试结果表明该系统能够通过远程传输获取指针式仪表图像,实时性较好,且用论文设计的指针式仪表识别算法识别仪表,所得结果误差较小,满足设计要求。

关键词：指针式仪表远程传输 4G通信径向灰度统计 STM32F407