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基于FPGA和小波提升算法的语音采集及去噪系统设计

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基于FPGA和小波提升算法的语音采集及去噪系统设计

作者：柏义波广西师范大学

学位级别：硕士

语音相关技术在生产生活和科研中的广泛应用,对语音的采集速度和处理效果提出了越来越高的要求。语音信号在传输时极易被噪声干扰,往往导致语音信号的后续处理出现偏差。因此,对语音信号去噪技术的研究,具有重要的现实意义。小波分析因... 详细信息

语音相关技术在生产生活和科研中的广泛应用,对语音的采集速度和处理效果提出了越来越高的要求。语音信号在传输时极易被噪声干扰,往往导致语音信号的后续处理出现偏差。因此,对语音信号去噪技术的研究,具有重要的现实意义。小波分析因其良好的时频分析及多分辨率分析特性,能有效的提取出信号中的有用信息,在语音去噪领域得到了广泛应用。本课题将FPGA芯片的并行处理特性和USB接口的高速数据传输特性结合起来,提升了语音信号的采集和处理速度。在现有小波去噪算法的基础上,重点研究了提升小波的阈值去噪算法在语音去噪中的应用。通过选取合适的小波基、分解层数、阈值处理策略提升小波提升算法的去噪效果,并采用matlab平台对语音去噪系统的去噪效果进行了验证。同时研究了小波去噪算法在硬件上的实现,在FPGA上设计了基于bior2.2提升小波的语音去噪系统。本系统采用DSP Builder和verilog HDL两种设计方式相结合来构建整个语音采集及去噪系统的FPGA部分。DSP Builder架构在Matlab/Simlink的图形化设计平台上,将算法仿真建模和硬件实现两个设计领域连接了起来。其可以将相应的算法在matlab的Simlink中进行图形化的设计和仿真,随后通过Signal Compiler将模型设计文件经过综合编译后转换成硬件描述语言下载到FPGA中,完成整个算法的硬件设计。本文正是利用DSP Builder的图形化设计优点完成了提升小波阈值去噪模块的构建,缩短了算法的设计周期。本论文主要完成了以下几个方面的工作：(1)对小波及其提升小波在语音去噪系统中的应用做了研究,并通过matlab平台测试了小波提升算法去噪性能。(2)用DE2开发板和USB芯片搭建了整个语音采集及去噪系统的硬件平台。(3)完成FPGA内的音频编解码芯片控制模块、提升小波去噪算法模块、USB接口芯片控制模块等硬件程序的编写。(4)设计了USB接口芯片固件程序,通过固件程序实现对USB芯片工作模式的配置。(5)编写了系统上位机软件,通过上位机软件与硬件平台的协同工作,在PC机上实现对采集到的经过去噪处理后的语音信号的保存和监测。

关键词：语音采集语音去噪 FPGA USB 小波提升算法

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小波提升算法及其在图像处理中的应用

无线电工程 2005年第3期35卷 1-2,13页

作者：底哲中国电子科技集团公司第54研究所石家庄050081

提升小波变换算法是一类新的小波变换工具,这种算法避免使用傅立叶变换,因此描述简单。在提升算法构造原理的基础上推导了9/7小波的提升算法并进行了图像仿真实验。实验表明,提升算法在不影响图像信噪比的前提下有效地减少了运算时间,... 详细信息

提升小波变换算法是一类新的小波变换工具,这种算法避免使用傅立叶变换,因此描述简单。在提升算法构造原理的基础上推导了9/7小波的提升算法并进行了图像仿真实验。实验表明,提升算法在不影响图像信噪比的前提下有效地减少了运算时间,必将成为新一代小波构造的主流算法。

关键词：小波提升算法图像处理应用小波变换算法傅立叶变换图像信噪比仿真实验构造原理运算时间小波构造

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小波提升算法在JPEG 2000中的应用

装备制造技术 2008年第2期 30-32页

作者：葛翔苏州职业大学远程教育学院江苏苏州215004

描述JPEG2000静止图像压缩标准产生的背景、特点,所涉及的重要概念和关键技术,讲述了作为JPEG2000标准中首选算法小波的提升算法,用程序实现了简单的基于小波提升算法的JPEG2000的编解码系统,并将压缩后的图像在质量及大小两方面与JPEG... 详细信息

描述JPEG2000静止图像压缩标准产生的背景、特点,所涉及的重要概念和关键技术,讲述了作为JPEG2000标准中首选算法小波的提升算法,用程序实现了简单的基于小波提升算法的JPEG2000的编解码系统,并将压缩后的图像在质量及大小两方面与JPEG图像作了比较。

关键词： JPEG2000 小波提升算法图像压缩/解压

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小波提升算法及其在图像处理中的应用

计算机时代 2005年第5期 14-15页

作者：袁杰南通广播电视大学江苏南通226006

简要介绍了小波提升算法的原理,分析了其特点。对JPEG2000标准中采用的W5/3和D9/7两种小波的提升格式和实现算法作了介绍。

关键词：小波提升算法图像处理 JPEG2000标准提升格式小波变换理论

小波提升算法在JPEG2000可逆变换中的应用与实现

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舰船电子工程 2007年第2期27卷 137-139,155页

作者：亢琰徐火生王珩武汉数字工程研究所武汉430074

离散小波变换是图像处理和压缩技术的基础,而基于提升方法的离散小波变换是当今业界研究的热点之一。在分析二维图像的小波变换的基础上,研究小波提升算法、其特点及其实施方法,探讨该算法在JPEG2000中可逆小波变换上的实现,给出该算法... 详细信息

离散小波变换是图像处理和压缩技术的基础,而基于提升方法的离散小波变换是当今业界研究的热点之一。在分析二维图像的小波变换的基础上,研究小波提升算法、其特点及其实施方法,探讨该算法在JPEG2000中可逆小波变换上的实现,给出该算法的C语言实现,并进行了分析。

关键词：小波提升算法小波变换 JPEG2000

基于提升小波变换和混沌加密的数字音频水印算法研究

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基于提升小波变换和混沌加密的数字音频水印算法研究

作者：吴俊苏州大学

学位级别：硕士

数字音频水印技术被认为是解决数字音频产品版权保护的有效途径,它在不影响音频使用价值的前提下将版权标识信息嵌入到原始音频中,通过检测水印以证实音频文件的版权和完整性。本文主要研究了基于提升小波变换和混沌加密的音频水印算法... 详细信息

数字音频水印技术被认为是解决数字音频产品版权保护的有效途径,它在不影响音频使用价值的前提下将版权标识信息嵌入到原始音频中,通过检测水印以证实音频文件的版权和完整性。本文主要研究了基于提升小波变换和混沌加密的音频水印算法。主要工作包括:阐述了数字音频水印的相关基础知识,分析了当前音频水印的现状;针对现有音频水印算法中存在的未充分考虑人类听觉系统特性的不足,根据掩蔽阈值,自适应确定最佳嵌入强度,以保证嵌入隐藏信息对人耳的不可感知性;针对当前基于传统小波变换的音频水印方案需卷积运算,计算复杂、耗时等问题,引入小波变换的提升算法,以提高算法嵌入和提取水印的执行效率;针对m序列存在的相关函数呈现周期性等安全性不高的问题,采用改进logistic混沌映射产生密钥序列加密隐藏信息,有效改善了水印的安全性;现有很多音频水印算法在检测水印时依赖于与原始水印信号的精确对齐,一旦嵌入位置丢失,水印就很难被正确检测。针对这一问题,通过修改低频提升小波变换系数的统计平均值来实现水印的嵌入,并添加同步信号,增强水印抗同步攻击的鲁棒性。选取了5种不同类型的音乐进行了仿真实验,并且与传统的基于DFT、DCT、DWT的音频水印方案进行了对比,结果表明本文方法具有更好的不可感知性和安全性,且能够更加有效地抵抗各种常见信号处理攻击。最后,提出了算法的缺点及未解决的问题,给出了进一步研究和改进的方向。

关键词：音频水印多分辨率分析小波提升算法混沌加密听觉特性

基于双树复小波变换的单通道盲源分离算法研究

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基于双树复小波变换的单通道盲源分离算法研究

作者：杨柳依天津理工大学

学位级别：硕士

自动识别系统(AIS)是一种应用于海上交通的广播式自动报告系统,它不仅能够保障船舶航海的安全性,还可以提高海上通信的效率。船载AIS是用船舶作为载体来携带AIS设备,这也是AIS的初期形式。随后,星载AIS的概念又被人们提出,目的是为了实... 详细信息

自动识别系统(AIS)是一种应用于海上交通的广播式自动报告系统,它不仅能够保障船舶航海的安全性,还可以提高海上通信的效率。船载AIS是用船舶作为载体来携带AIS设备,这也是AIS的初期形式。随后,星载AIS的概念又被人们提出,目的是为了实现在海上的更大范围的通信管理,并且进一步提高AIS传输信息的有效性。但是由于星载AIS各方面的发展年限均不长,目前还有很多尚待解决的关键技术问题,比如多消息冲突现象、电磁波长距离传输损耗和传输延迟等。本文的研究内容主要是围绕着星载AIS中存在的信号混合问题而展开的,具体内容如下:(1)提出一种基于双树复小波变换(DTCWT)的单通道盲源分离算法。该算法先用DTCWT来分解接收信号;再用主成分分析法从分解后的信号中筛选出部分信号(所选信号数目比源信号总数目少一个);这些筛选出的信号与原来的接收信号一起构成虚拟多通道混合信号;最后,通过快速独立成分分析(Fast-ICA)法来估计得出源信号。该方法大大减少了存在于传统小波分解中的频率混叠问题。仿真结果也表明:与基于传统小波变换的单通道盲源分离算法相比,算法的分离性能得到了显著的提高。(2)提出一种基于提升Q-shift双树复小波变换的单通道盲源分离算法。Q-shift双树复小波变换通常用来解决一般DTCWT中因为结构对称性差而引起的两树频率响应不完全相同的问题。同时,提升算法又将Q-shift DTCWT的运算全部转换在时域中进行,降低了算法复杂度,节省了运行内存和时间。仿真结果证明:所提算法在保证了基于DTCWT的单通道盲源分离算法的分离性能之外,还缩短了计算机的运行时间,提高了分离算法的实时性能。(3)提出一种基于DTCWT和集成经验模式分解(EEMD)的单通道盲源分离算法。该算法先用DTCWT来分解接收信号,再从中选出部分信号经由EEMD处理,得到多组本征模态分量,然后从每组模态分量信号中选出一个信号,并与原接收信号构成多通道混合信号,继而通过Fast-ICA进行估计,从而获得分离源信号。仿真结果表明:与基于EEMD(或者DTCWT)的单通道盲源分离算法相比,该算法提高了在高信噪比下的信号分离性能,与此同时,在低信噪比条件下,该算法还具有基于DTCWT的单通道盲源分离算法的抗噪能力。

关键词：自动识别系统单通道盲源分离双树复小波变换小波提升算法集成经验模式分解

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基于二代小波变换的图像目标编码方法

红外与毫米波学报 2001年第4期20卷 296-300页

作者：张郑擎莫玉龙上海大学通信与信息工程学院上海200072

研究了二代小波用于任意形状图像目标变换编码的可行性。文中采用一种需要对目标作适当的延拓后再作变换的方法 ,另一种则在修改二代小波提升算法的基础上获得一种不需延拓的形状自适应变换方法 .实验结果表明 ,这二种方法与 Katata使... 详细信息

研究了二代小波用于任意形状图像目标变换编码的可行性。文中采用一种需要对目标作适当的延拓后再作变换的方法 ,另一种则在修改二代小波提升算法的基础上获得一种不需延拓的形状自适应变换方法 .实验结果表明 ,这二种方法与 Katata使用的一代小波的方法相比。

关键词： MPEG-4 图像目标变换编码小波提升算法

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基于提升小波的低对比度目标偏振识别技术

光学学报 2015年第2期35卷 124-133页

作者：张肃付强段锦战俊彤姜会林长春理工大学空间光电技术研究所吉林长春130022 长春理工大学电信学院吉林长春130022

针对低对比度环境下拍摄目标图像所产生的低识别率问题,提出了一种基于小波提升算法的偏振信息融合方法,该方法采用偏振技术进行目标探测,应用小波提升算法所具有的计算量少、处理速度快等优点将偏振度和偏振角等信息分解为高频和低频部... 详细信息

针对低对比度环境下拍摄目标图像所产生的低识别率问题,提出了一种基于小波提升算法的偏振信息融合方法,该方法采用偏振技术进行目标探测,应用小波提升算法所具有的计算量少、处理速度快等优点将偏振度和偏振角等信息分解为高频和低频部分,分别对高、低频系数采用不同规则进行融合,使得融合后目标边缘轮廓完全从低对比度环境中凸显出来,且细节信息完整、清晰,易于人眼对目标的识别。通过对大量低对比度场景下的目标进行识别及对融合结果进行评价,实验表明,该方法能有效地提高低对比度环境下目标的识别效率,验证了算法的可行性。

关键词：成像系统目标识别图像融合低对比度目标小波提升算法