利用小波变换进行高噪声背景下超声检测的研究-控制理论与控制工程专业论文.docxVIP

山东科技大学硕士论文 山东科技大学硕士论文 摘要 摘要 本文对高噪声背景下超声回波信号的可靠识别问题进行了深入研究，讨论了 经典数字处理方法应用于这个问题的不足之处，并在小波分析的几种传统方法的 讨论基础上，做了几点改进，以适合所要解决的超声回波信号的可靠识别问题， 并进行了程序实现。本文还对小波分析应用于此类问题中存在的问题做了分析， 指明了原因所在，并提出了一种不同于小波理论中构造小波的方法，以解决小波 分析在这个问题上的不足。 关键词 图象分析 边缘检测 圆弧提取Hough变换 曲线拟合 山东科技大学硕士论文 山东科技大学硕士论文 摘要 Abstract The paper peseI)=b a detailed scheme 0n me rcliable recognition of也e ultrasonic echo—signal in hi曲noise backgmund．BaSed on也e scheme，a detailed discussion of the applica_tion of t】1e traditional digital processillg methods in this 6eId is pr叩osed in this papeL Based On也e traditional me幽Ods of wavelet allalysis，some of noVel algorithms are als0 proposed in t11e p印er觚d have been pro伊黝1ed using Matlab．This paper also analyzed the problems that 1ie in the appIication of waveIet analysis method in t}le filtering of tlle signal witll蚴w spec㈣．The causes of this problem are proposed and a new metllod of constnlcting me dau曲ter wavelets is giVen to印ply the waVelet analysis in the fllterir培ofthe si印a1 with narmw spec白m success如ll y． K哪70rds Signal aIlalysis Signal processillg W打elet transfo肿 Ul仃asOnic signals Signal recognition Il 山东科技大学硕士论文 山东科技大学硕士论文 绪论 l绪论 1．1引言 在工程实际中，经常会遇到高噪声背景下的超声检测问题。例如：在超声波无 损检测领域，超声波传输介质往往是不均匀的存在着大量的气泡、矿物质等杂质， 而且不同的检测对象，杂质的成分和含量也不相同，有的甚至差别很大，这导致 有用信号与高噪声信号迭加在一起。若不能很好地将有用信号与高噪声信号分离 出来，检测的准确度就得不到保证，有时甚至无法进行检测。再如图像处理与信 号处理课题组承担的“七五”国家科技攻关项目“S伊一ZA型钻井法凿井测井仪”， 距离的测量采用超声波测距原理。用该仪器进行实际工程测量时，当传输介质为 标准泥浆(泥浆比重不超过1．2，含沙量不超过4％)、测量距离小于10米时，超 声测距的效果好，仪器工作的可靠性高。将该仪器用于沿海地区桥梁、高层建筑 等工地的钻井灌注桩孔的测量时，由于工程中多采用人工造浆工艺，且由于沿海 地区地质条件的限制，灌注桩孔内的泥浆比重往往超过标准泥浆的比重，有的甚 至达到了1．3，这种情况下，仪器工作的可靠性大大降低。以上两个例子中存在的 共同问题就是如何在高噪声背景下实现超声回波信号的可靠识别问题，目前，国 内的超声检测仪器中对超声回波的识别多采用硬件鉴幅或鉴相的方式实现。当噪 声幅值较大以致于和信号的幅值接近时，此类仪器工作的可靠性大大降低，这限 制了超声检测的应用范围。 曹茂永老师和王霞老师对高噪声背景下的超声测距信号进行了傅里叶频谱分 析和成分分析，在此基础上确定了数字滤波器的滤波范围，并进行了数字滤波， 建立了相应的数学模型，给出了理论分析和实验结果。但是曹老师对结果相对不 太满意，于是想到了是不是时．频结合分析的小波理论是否可以更好的解决这个问 题，这也就是本文所要探讨的问题。 1．2小波理论简介 小波交换是80年代后期发展起来的应用数学分支。虽然从俩市上追溯，在此 之前已有一些学者零散地进行过一些工作，但是在理论上构成较系统的构架则主 要是法国数学家YMeyer、地质物理学家J．Morlet和理论物理学家A．Grossma