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基于CS的煤矿井下分布式视频编码研究

基于CS的煤矿井下分布式视频编码研究

作者：沈雪茹中国矿业大学

学位级别：硕士

随着煤矿井下信息化水平的不断提高,传感节点采集到的人、机、环境之间的交互信息越来越多,在供给资源受限的煤矿井下,如何高效地处理海量的数据信息、降低传感器的能耗成为研究的热点问题。分布式视频编码的简单编码复杂解码转移了编... 详细信息

随着煤矿井下信息化水平的不断提高,传感节点采集到的人、机、环境之间的交互信息越来越多,在供给资源受限的煤矿井下,如何高效地处理海量的数据信息、降低传感器的能耗成为研究的热点问题。分布式视频编码的简单编码复杂解码转移了编码端的复杂度,适合在资源受限的无线传感器网络中使用。在分布式视频编解码框架中,加入了压缩感知的分布式压缩视频感知技术进一步提高了系统的压缩性能。为了获得视频信号更稀疏的表示和更普遍的适用性,对稀疏基策略进行改进;为了生成更精确的边信息提高非关键帧的重构质量,对利用运动估计生成边信息时的权值进行自适应选择;为了选择出视频序列中更具有代表性的关键帧,对视频序列的帧组结构进行研究。具体的研究内容如下:(1)在解决稀疏表示问题上,为了获得视频帧信号的更稀疏表示,提出一种结合线性离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,DCT)基和块预测基的混合稀疏基策略。首先将视频帧进行等大不重叠的分块处理,利用高效的分类判决标准将视频帧分成不同类型的块,根据块分类的结果自适应选择合适的稀疏基策略。该稀疏表示方案在降低复杂度的同时也能获得视频信号的更稀疏表示和更普遍的适用性。(2)为了生成更精确的边信息以提高非关键帧的重构质量,根据视频帧不同块之间的相关性,提出一种基于块分类的自适应加权边信息生成方案。在解码端,利用前后两相邻解码关键帧中不同块之间的相关性进行块分类,根据块分类的结果选择相应的权值加权前后两相邻解码关键帧来生成边信息。本文提出的边信息生成方案充分利用了视频帧不同块之间的相关性,使得生成的边信息更加精确,非关键帧的重构质量也有进一步的提升。(3)关键帧在整个视频序列的恢复中具有至关重要的作用,而帧组结构决定了关键帧的选取。为了提高图像组(Group of Picture,GOP)中第一帧即关键帧所具有的代表性,提出一种自适应的GOP分组策略。根据相邻帧之间运动剧烈程度的不同进行块分类,计算不同块数量之间的差值并与设定的阈值做比较,结合应用场景的不同确定当前帧与参考帧之间的分组关系。在进行自适应分组的同时,为了平衡编码端简单的设计初衷和重构精度之间的关系,对GOP分组长度的最大值进行限制。比较基于不同应用场景的自适应GOP分组算法和固定GOP分组算法的性能,验证本文所提算法的有效性。

关键词：分布式视频编码块分类稀疏表示加权边信息 GOP分组

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基于分布式压缩感知的微震数据压缩与重构

中国矿业大学学报 2018年第1期47卷 172-182页

作者：赵小虎刘闪闪沈雪茹邓园芳中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008 中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221008

针对分布式微震监测环境下微震数据量大的问题,引入分布式压缩感知理论对微震数据进行压缩以减小数据传输量.首先分析微震信号的稀疏性,其次模拟分布式场景,分析了分布式微震传感器节点的空间相关性及其编码与压缩处理过程.基于广义正... 详细信息

针对分布式微震监测环境下微震数据量大的问题,引入分布式压缩感知理论对微震数据进行压缩以减小数据传输量.首先分析微震信号的稀疏性,其次模拟分布式场景,分析了分布式微震传感器节点的空间相关性及其编码与压缩处理过程.基于广义正交匹配追踪算法及稀疏度自适应匹配追踪算法,提出了一种改进的分布式稀疏度自适应正交匹配追踪重构算法,并分析了改进算法的性能.基于MATLAB仿真平台,用改进的算法重构稀疏测量后的分布式微震信号,仿真结果表明:改进后的算法在数据量减少了将近7/10时,依然可以快速精确的重构出原始微震信号.

关键词：分布式压缩感知数据压缩微震信号重构算法稀疏性

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百万等级火电厂锅炉大板梁有限元分析

锅炉技术 2008年第6期39卷 18-21页

作者：沈雪茹王毅上海锅炉厂有限公司上海200245

大板梁是电厂锅炉钢结构中的主要受力构件,承担锅炉悬吊部分的竖向荷载。运用有限元分析方法和大型商业软件ANSYS对某大型发电厂锅炉钢架大板梁依照中国钢结构设计规范进行了静力分析。在大板梁静力分析方面,根据结构的实际布置和构件... 详细信息

大板梁是电厂锅炉钢结构中的主要受力构件,承担锅炉悬吊部分的竖向荷载。运用有限元分析方法和大型商业软件ANSYS对某大型发电厂锅炉钢架大板梁依照中国钢结构设计规范进行了静力分析。在大板梁静力分析方面,根据结构的实际布置和构件初步计算尺寸建立三维有限元模型,在考虑恒荷载、活荷载等不同荷载组合的工况下,分析了大板梁的整体受力性能,为工程实际提供参考。

关键词：大板梁有限元加劲肋高强螺栓

基于荧光分析技术的大鼠肠灌流液中H_2S含量测定

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光谱学与光谱分析 2015年第8期35卷 2217-2220页

作者：侯俊峰李新霞沈雪茹米丽班.霍加关明新疆师范大学化学化工学院污染监测与控制重点实验室新疆乌鲁木齐830054 新疆医科大学药学院新疆乌鲁木齐830000

荧光素汞在碱性条件下具有很强的荧光,H2S能与荧光素汞结合,使其荧光猝灭,据此建立了一种荧光法测定大鼠肠灌流液中H2S含量的方法。在0.1mol·L^-1 NaOH溶液中,以Na2S作为H2S供体,荧光素汞浓度为5.0×10^-5 mol·L^-1,Na2S浓度为1.0×10... 详细信息

荧光素汞在碱性条件下具有很强的荧光,H2S能与荧光素汞结合,使其荧光猝灭,据此建立了一种荧光法测定大鼠肠灌流液中H2S含量的方法。在0.1mol·L^-1 NaOH溶液中,以Na2S作为H2S供体,荧光素汞浓度为5.0×10^-5 mol·L^-1,Na2S浓度为1.0×10^-5 mol·L^-1时,以498nm为激发波长,在522nm处测定此二元体系的荧光强度。结果表明,在4.0×10^-7～2.0×10^-6 mol·L^-1范围内,H2S浓度与荧光强度的下降程度呈良好的负相关性,r=0.998 0,精密度实验RSD=4.59%（n=7）,检出限3.5×10^-8 mol·L^-1,样品中H2S含量分别为1.01×10^-6和1.15×10^-6 mol·L^-1,加标回收率为95.8%～101.0%。该方法操作简单,灵敏度高,稳定性好,可准确测定肠灌流液中H2S含量,为内源性H2S的测定提供了依据。

关键词：硫化氢荧光分光光度法荧光猝灭荧光素汞

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基于块分类的矿井视频图像DCVS重构算法

扬州大学学报（自然科学版） 2019年第2期22卷 70-74页

作者：赵小虎沈雪茹李婉梅王宽中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221008 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008 中国矿业大学矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室江苏徐州221008

针对煤矿井下视频监控图像因数据量大而导致传输和存储困难等问题,引入压缩感知理论对视频图像进行编解码,提出一种新的分布式视频编解码(distributed compressed video sensing, DCVS)方案.为了获得更稀疏的表示和更普遍的适用性,提出... 详细信息

针对煤矿井下视频监控图像因数据量大而导致传输和存储困难等问题,引入压缩感知理论对视频图像进行编解码,提出一种新的分布式视频编解码(distributed compressed video sensing, DCVS)方案.为了获得更稀疏的表示和更普遍的适用性,提出一种基于块的自适应混合稀疏基方案.针对边信息获取过程中通常采用固定权值合成边信息而忽略不同图像块之间相关性的问题,提出一种块分类加权边信息生成方案.结果表明:与传统的视频编解码方案相比,基于块的分类编解码方案能充分利用帧间相关性,在不同采样率下视频重构的峰值信噪比均有所提高,视频帧重构的质量也得到有效提升.

关键词：块分类压缩感知分布式视频编解码稀疏表示边信息重构

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基于CS架构的煤矿井下图像处理算法研究

煤炭科学技术 2018年第2期46卷 219-224页

作者：赵小虎刘闪闪沈雪茹有鹏中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008 中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221008 中国矿业大学徐海学院江苏徐州221008

针对煤矿井下无线传感网络因信息传输量大而导致传感节点能量消耗快、设备寿命缩减的问题,在分析煤矿井下图像特点和小波变换系数层特点的基础上,提出一种基于小波变换的压缩感知稀疏图像处理算法,即分块稀疏算法。采用bior4.4小波变换... 详细信息

针对煤矿井下无线传感网络因信息传输量大而导致传感节点能量消耗快、设备寿命缩减的问题,在分析煤矿井下图像特点和小波变换系数层特点的基础上,提出一种基于小波变换的压缩感知稀疏图像处理算法,即分块稀疏算法。采用bior4.4小波变换对煤矿井下图像信号进行分块稀疏变换,通过测量矩阵对稀疏化的图像数据进行测量,得到测量数据,再利用ROMP算法对稀疏变换的图像进行重构。仿真试验结果表明,与传统的压缩感知算法相比,该算法不仅能够以更低的采样率获得高质量的重构图像效果,压缩了图像大小,且能够快速地还原图像。

关键词：图像处理压缩感知煤矿井下无线传感网络

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基于主成分分析网络的改进图像分类算法

激光与光电子学进展 2019年第2期56卷 73-83页

作者：赵小虎尹良飞朱亚楠刘鹏王学奎沈雪茹矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室江苏徐州221008 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008 中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221116 微软(中国)有限公司北京100080

针对深层卷积神经网络模型的训练复杂、调参技巧和经验要求高、理论分析难等问题,提出一种训练效率高、可解释性强以及理论分析简单的图像分类算法。基于主成分分析网络(Principal Component Analysis Network,PCANet)进行特征提取,并... 详细信息

针对深层卷积神经网络模型的训练复杂、调参技巧和经验要求高、理论分析难等问题,提出一种训练效率高、可解释性强以及理论分析简单的图像分类算法。基于主成分分析网络(Principal Component Analysis Network,PCANet)进行特征提取,并采用宽度神经网络(Flat Neural Network,FNN)分类图像,最后通过直接计算得到模型参数。根据训练数据集自适应决定宽度神经网络节点数目,增加节点时不需要重新训练,只需要调整局部参数。实验表明,该模型能够快速训练,较其他非监督分类算法以及传统深层神经网络,该模型在识别准确率方面具有较强的竞争力。

关键词：图像处理主成分分析网络宽度神经网络快速训练可解释性

上海外高桥第三发电厂塔式炉钢结构的设计和安装

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钢结构 2007年第12期22卷 43-48页

作者：沈雪茹王毅上海电气电站集团上海锅炉厂有限公司上海200245

通过对塔式炉钢结构特点的介绍,针对外高桥第三发电厂一号炉钢结构设计中遇到的技术问题进行讨论,为今后同类项目的钢结构工程提供参考。

关键词：塔式炉钢架主钢框架 Ⅱ型叠置梁柱底板主梁抗震结构

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面向煤矿井下的多协议融合网关设计

工矿自动化 2019年第1期45卷 6-12页

作者：赵小虎王宽沈雪茹田浩有鹏中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221008 矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室江苏徐州221008 中国矿业大学徐海学院江苏徐州221008

针对现有煤矿安全监测系统中信息传输可靠性差、异构数据融合度低的问题,设计了一款面向煤矿井下的多协议融合网关。该网关可同时接入不同协议类型的传感器,将多源数据以以太网协议数据的形式传输到远程服务器进行信息融合。在该网关中... 详细信息

针对现有煤矿安全监测系统中信息传输可靠性差、异构数据融合度低的问题,设计了一款面向煤矿井下的多协议融合网关。该网关可同时接入不同协议类型的传感器,将多源数据以以太网协议数据的形式传输到远程服务器进行信息融合。在该网关中,物理层通过不同协议(RS232、RS485、CAN、ZigBee)传输介质和接口接收终端的数据信息;协议层对不同的数据格式进行解封,得到终端用户原始数据;系统层通过任务管理和通信调度完成多类型设备的接入;应用层设计用户函数和调用内核空间的网络层协议进行数据封装,得到以太网协议格式的数据后不需处理就可传送到上级节点,完成网关多类型协议数据到以太网协议数据的转换传输。测试结果表明,该网关可以实现RS232、RS485、CAN、ZigBee等协议数据转以太网协议数据的透明传输,且传输时延集中在15ms以内,传输数据丢包率低,具有很强的通信可靠性。

关键词：煤矿安全监测传感器异构数据数据融合多协议融合网关透明传输协议转换