硕士工程论文范文精选十篇

来源: www.sblunwen.com 作者:lgg 发布时间:2018-08-23 论文字数:32145字
论文编号: sb2018081821540322573 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
本文是一篇工程论文,在现代社会中,“工程”一词有广义和狭义之分。就狭义而言,工程定义为“以某组设想的目标为依据,应用有关的科学知识和技术手段,通过有组织的一群人将某个。
本文是一篇工程论文,在现代社会中,“工程”一词有广义和狭义之分。就狭义而言,工程定义为“以某组设想的目标为依据,应用有关的科学知识和技术手段,通过有组织的一群人将某个(或某些)现有实体(自然的或人造的)转化为具有预期使用价值的人造产品过程”。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇工程论文,供大家参考。
 

硕士工程论文范文精选篇一

 
第一章绪论
 
1.1研究背景
土地荒漠化问题,是全球亟待解决的重大课题。土地荒漠化是指由于气候变化和人类不合理的生产活动(如过度农垦、过度放牧,过度樵采等)而造成的土地的退化。截止1996年,全球受荒漠化影响的国家有100多个,荒漠化面积达到3800万平方公里,占全球陆地面积的四分之一,并且每年还以5-7万平方公里的速度扩展,每分钟几乎有11公顷的土地被荒漠化。全球现有13多亿人口受土地荒漠化的直接或间接威胁,土地荒漠化直接造成人类可利用的土地面积减少,严重制约着交通运输,农业生产,经济发展,甚至影响着人类的生存,是诸多环境问题中最为严重的灾难之一。
我国荒漠化面积已达到262.2万平方公里,占国土面积的27.4%,受荒漠化影响的人口近四亿,造成的经济损失达500多亿",存在着严重的荒漠化问题。我国土地荒漠化的主要原因在于人们的过度采伐、过度放牧和水资源的不合理利用。据统计世界平均森林覆盖面积为22%,而我国只有12.7%。在我国西部地区,由于土地荒漠化,植被覆盖面积的减少,降水量骤减,人们可利用的耕地面积减少,与周边地区交通不便,阻碍着其农业与商业活动的发展。土地荒漠化是我国西部最为严重的生态环境问题,严重制约着西部大开发的顺利进行。
在我国沙漠地区,沙尘暴是其最明显的标志之一。我国建国以来共发生七十余次沙尘暴,近几年来沙尘暴天气在西部甘肃、新疆等地区频频发生,并且强度大、范围广,甚至影响到东部的一些地区,如1998年沙尘暴自新疆起自西向东途径七个省份,最后抵达河北、山西西部。无忧论文网有专门的小学语文教学论文板块,提供小学语文教学论文集,小学语文教学案例 小学语文论文,语文教师论文发表。联系方式:QQ357500023,电话13795489978沙尘暴携带大量沙粒,造成空气质量极具污浊,致使人们呼吸都感到困难,空气能见度低,严重影响人类的经济活动,甚至造成重大的交通问题,给人们的生命财产安全带来严重威胁。
基于土地荒漠化带来的一系列严重的环境问题、经济问题甚至社会问题,越来越多的人着手于这方面的研究,并且形成了一门专门研究风沙运动及其形成机理、地貌的形成与演化的科学-风沙物理学。早期以Bagnold、 Owen等的研究最具代表性,目前很多学者也致力于这方面的研究,研究的手段主要有野外观测、风洞实验以及数值模拟与仿真。本文以数值模拟的方式研究了不同湍流模型和两相流中颗粒碰撞不同的恢复系数、气固间作用的不同曳力模型对风沙流结构的影响。
 
1. 2研究现状
 
1.2.1沙粒的起动学说
单颗沙粒在运动过程中受到的力主要有空气阻力、拖曳力、升力、重力和沙粒间的冲击力。目前认为沙粒起动主要有两种学说,一种认为沙粒间的冲击力是沙粒起动的主要原因;另一种认为升力、拖曳力等非接触力是沙粒起动的主要原因。限于人们的研究进展及其对此的认识,目前对沙粒起动尚没有统一的结论。
 
第二章双流体理论与实现方法
 
双流体模型是将颗粒作为拟流体,认为固相和流体相是共同存在且相互渗透的连续介质。在其应用中避免了基于离散颗粒动力学模型模拟颗粒流体相互作用的过程中由于CPU而导致计算颗粒数目较少的限制。双流体模型计算量小,应用范围广并且具有严格的理论基础,是目前研究稠密气固两相流的重要方法之一并且得到广泛的应用。双流体模型关键是气固及固体间的耦合关系的确定。本章在双流体模型方程基础上,对颗粒相间及气体与颗粒相间的封闭关系作出了研究。
 
2. 1边界条件的影响
在Fluent计算中要为计算区域(如入口、出口、壁面)设定相应的边界条件,其中入口包括:速度入口、质量入口、压力入口;出口包括:自由出口、压力出口;壁面有无滑移和滑移条件。沙床作为边界,有无滑移,部分滑移,全滑移三种情况。周芳等通过数值模拟得到沙粒边界条件对其浓度的分布有很大影响,其中部分滑移与实际情况较为符合。杨福军等在流化床模拟中得到,固相壁面的处理对结果影响很大,而气相壁面的处理对计算结果影响不大。本文在计算中对沙床均运用部分滑移的边界条件,气相采用无滑移边界条件进行问题的处理与计算。
 
第三章 颗粒相间的封闭 ............................18-24 
    3.1 颗粒相间的封闭关系........................... 18-19 
    3.2 沙粒碰撞恢复系数对风沙流结构的影响........................... 19-24 
第四章 气固相间的封闭........................... 24-34 
    4.1 气固相间的封闭关系........................... 24-25 
    4.2 颗粒雷诺数RE对模型的影响........................... 25-26 
    4.3 不同曳力模型对风沙流计算结果........................... 26-34 
第五章 结论与展望........................... 34-36 
    5.1 本文的主要结论........................... 34-35 
5.2 研究展望........................... 35-36
 
结论
 
运用双流体模型,对于颗粒相间的封闭问题借助表征颗粒脉动强弱的"颗粒温度",并且借助Boltzmann方程,推导出的颗粒粘度,颗粒压力以及剪应力等物理量研究了 0.85、 0.90、 0.95三种不同沙粒碰撞恢复系数下,沙粒体积分数随时间变化规律,并与实验拟合结果进行对比发现:
(1) 由于沙粒间碰撞恢复系数的不同造成沙粒体积分数沿高程分布的不同。在风沙作用的初始阶段,沙粒体积分数沿高程的分布具有明显的"递增-饱和-衰减"分层分布特点,其中碰撞恢复系数大的沙粒饱和层的高度高,持续时间长,厚度大。
(2) 随着时间的变化,沙粒体积分数沿高度分布逐渐减小,最后趋于稳定。达到稳定时沙粒沿高度分布具有负指数衰减的特点,按碰撞恢复系数的增大,沙粒体积分数沿高度的分布也越大。
(3) 与实验拟合结果进行对比发现e=0. 90时与结果最符合。
(4) 输沙率在沙粒体积分数达到饱和情况下,沿高度分布也遵循"递增-饱和-衰减"的特点。碰撞恢复系数e=0. 85时,输沙率达到饱和层的高度最小,碰撞恢复系数e=0.95时,输沙率达到饱和层的高度最高。并且随着碰撞恢复系数的增大,输沙率达到饱和的强度也越来也大。稳定时输沙率沿高度依然是呈指数形式的递减,并且随着碰撞恢复系数的增大,输沙率沿高度呈增大趋势。
 

硕士工程论文范文精选篇二

 
一、绪论
 
(一) 研究背景
随着人民生活水平的提高以及科学技术的不断发展,传统的管理方法和方式已经无法适应当前的市场经济。传统上,生产企业中的所有业务都是通过人工操作完成。由于业务数据量庞大,因此进行统计和查询都是非常困难的,而且不利于数据交互。另外,人工操作难免有失误的时候,由于数据量庞大,査找起来也费时费力。而随着科学技术的变革以及管理理念的发展,利用信息化技术已成为众多企业提高管理水平的必经之路。结合计算机技术、网络技术以及运筹学理论的信息系统是解决传统管理弊端的唯一途径。
供电公司作为电力行业的服务窗口部门,必须应用实施适合企业自身生产管理特点的电力营销信息系统,才能使企业内部的各种资源(包括人力、物力、财力)得到充分发挥。信息系统能够方便地针对各种信息数据进行收集、分类、统计,和查询,而且信息数据能够长期保存。另外,供电公司的各个部门可以通过信息系统进行即时通讯,及时针对生产管理中出现的问题进行改进。因此,供电公司营销信息系统的有效应用能够提高企业工作效率、降低企业管理成本,提高企业服务质量,从而提升企业的核心竞争力。供电企业营销管理是一项综合业务管理项目,包括供电企业的所有关键业务流程,例如,供电管理、服务管理、以及客户管理。其主要特点是业务流程相互交叉、海量客户关系信息需要存储、数据信息传递要求迅速准确。县级供电公司是国家电力行业的基层单位,直接负责一个县的所有企事业单位和个人的供电任务,涉及具体的业务流程非常繁杂,信息数据量也非常庞大。因此,供电公司利用先进的计算机技术和网络技术,针对全县的电力营销业务进行优化整合,进而有效应用电力营销信息系统,是解决当前县级供电公司管理效率低下的有效途径。
具体来说,有效应用电力营销信息系统能够科学化地利用信息资源;有效应用电力营销信息系统能够促使企业日常工作实现网络化运行,为企业的常规生产运作提供技术平台支持;有效应用电力营销信息系统能够提供即时生产信息,为企业管理者制定短期和长期决策提供数据支持。为了适应电力市场发展的需要以及在国家大力发展信息化建设的背景下,博兴县供电公司利用计算机这一先进的信息化技术手段成功应用了基于县乡一体网络化的电力营销信息系统,解决了县级供电业务流程中依靠传统人工操作无法避免的服务质量以及工作效率低下的问题。博兴县供电公司把抄、核、收、装、验、接等电力业务流程管理的各个环节集成到一个营销信息系统中,实现统一管理以协调各业务流程,提高县级供电公司的营销管理水平,提高工作效率,建立良好客户关系,进一步拓展电力市场。
 
二、国内外电力营销信息系统的应用现状
 
(一) 电力行业对电力营销信息系统的主要需求
电力行业本身具有繁杂的业务流程、快速的数据传递、以及大量的信息处理的特点,因此供电企业营销管理是一项极其复杂的电力调度和服务客户消费的管理工作。随着我国经济水平的提高以及科学技术水平的大力发展,传统功能单一的人工操作计算机的方式已经无法满足电力行业发展的要求。在这种情况下,针对供电企业营销业务,利用现代先进的信息处理技术与网络技术开发具有系统化、规范化、智能化、易操作化等特点的电力营销信息系统已成为适应当前社会发展需要的一项重要工作,各级管理部门巳充分认识到开发先进的电力行业营销信息系统的必要性和重要性。
供电企业营销信息系统的建设已成为当前国家大力推动"标准化"、"信息化"和"电子化"建设的一项重要的基础设施建设工程,并且已被国家发展与改革委员会列入国家"十一五"和"十二五"电力行业发展规划当中。当前各级部门所幵发的营销信息系统主要是针对企业内部营销管理业务进行的。
随着市场环境的变化以及高新技术的发展,供电企业为了提高市场生存能力以及适应新时期的发展变化,必须借助信息技术提高企业的软实力,以达到提高企业自身管理水平的目的,因此,近年来,电力调度综合自动化系统已在电力企业得到了大量的应用,并且取得了广泛的认可。而营销信息系统实际上是电力调度综合自动化系统的一个必不可少的重要组成部分。
因此,在设计和幵发营销信息系统时,不仅需要考虑企业自身内部业务处理,还应考虑数据共享、以及与其他子系统的集成问题,即兼容性与继承性,这是新一代营销信息系统开发的总原则。
当前世界电力行业,美国、西欧、以及日韩等发达国家的电力营销业务已进入数字化、网络化与智能化的时代,电力营销业务已由传统人力抄核收和计量的业务转变为以满足客户需求为中心、以提高客户满意度为目的、以增加生产性服务为核心业务的新工作体系。针对这些发达国家电力营销的共同特点,下面主要从管理、技术、服务三个方面进行重点分析。
 
三、博兴县供电公司电力营销管理现状.............................. 14-25 
    (一) 博兴县供电公司概况.............................. 14 
    (二) 电力营销管理的组织结构.............................. 14-15 
    (三) 业务介绍.............................. 15 
    (四) 营销管理的业务现状分析.............................. 15-16 
    (五) 现有电力营销信息系统分析.............................. 16-25 
四、电力营销信息系统的应用情况分析.............................. 25-32 
    (一) 概述.............................. 25-26 
    (二) 系统的使用率分析.............................. 26-27 
    (三) 系统的满意度分析.............................. 27-30 
    (四) 系统的实施效果分析.............................. 30-32 
五、电力营销信息系统应用中存在的问题.............................. 32-42 
    (一) 技术方面存在的问题及改进建议.............................. 32-38 
    (二) 管理方面存在的问题及改进建议.............................. 38-41 
(三) 硬件方面的问题及改进措施.............................. 41-42
 
结论
 
本文以博兴县供电公司的电力营销业务为研究背景,针对博兴县供电公司电力营销信息系统的实际应用情况进行深入研究。本节首先将本文所做的工作做一下总结,然后提出针对该系统的应用研究所存在的不足,最后为未来进一歩研究提出方向性建议。
博兴县供电公司认真细致地分析供电公司电力营销业务的各种流程,然后将其进行功能模块化设计,最后开发设计出博兴县供电公司电力营销信息系统,并在博兴县供电公司成功应用。针对本文所做工作,作如下总结:
1. 针对国内外电力营销信息系统的应用现状进行了总结,提出供电公司电力营销信息系统应用研究的必要性,并具体分析了国内外电力营销信息系统的应用情况,最后展望了电力营销信息系统的未来发展趋势。
2. 针对目前博兴县供电公司电力营销管理的组织结构进行了介绍,然后分析了供电公司营销管理的业务现状,在此基础之上,针对博兴县供电公司电力营销信息系统进行了分析。
3. 针对系统应用情况,从三个具体方面进行了分析,即系统的使用率分析、系统的满意度分析、系统的实施效果分析。将分析结果归纳总结之后,找出存在的问题并且分析了产生问题的原因,最后针对这些问题给出了具有针对性的改进措施。
博兴县供电公司电力营销信息系统已成为博兴县供电公司处理日常业务不可缺少的一个管理工具,也是全省电力系统信息化建设的一个重要环节。该系统的成功应用提高了县级供电公司电力营销业务的工作效率、以及供电服务质量,促进了县级基层供电单位电力营销业务的快速发展,对于国家电力行业的信息化建设具有重要意义。
 

硕士工程论文范文精选篇三

 
第一章绪论
 
1.1选题目的和意义
在电网输送电能的诸多环节中,配电网与用户联系紧密,它的作用也是不言而喻的,它起着保障电能质量、提高供电安全性等诸多作用。长期以来,人们对电力系统的发电机、变压器、输电线路和负荷等四类元件的模型进行了大量研究。对于前三种元件,提出了适应不同精度要求的数学模型。由于传统城区配电网及其自动化系统都是开环运行模式,由此在智能配电网的运行条件下对负荷模型的研究将作为未来研究的重点。智能电网的总体建设目标是将具有高效、互动作用的现代电网代替传统意义上的电网,实现电网的数字信息一体化并提供更加安全、可靠的电能,最终形成涵盖发电、输电、变电、配电、用户等各个环节互动联系的闭环系统。
根据以上智能电网的含义,可将智能电网分为智能输电网和智能配电网。其中智能配电网定义为:将高级配电技术与通信技术相结合,测控技术与计算机技术相结合可为用户提供优质终端服务的系统。智能配电网有两大主要功能,其一是自愈,第二是互动的作用,它可以对电网的实时运行状态以及负荷的分配情况及时监控,在电网出现故障时能够及时诊断并迅速做出相应处理,从而保证了电网的安全。在智能配电网的建设中电动汽车的接入,可实现用户与电网间的互动。由于电动汽车可双向充放电,通过综合分析负荷模型与电动汽车之间的联系,可估算出能耗和峰值需求,从而降低电网成本、使供电企业优化调度。
智能配电网的提出以及它所具有的与用户互动、自愈等闭环特性使得负荷建模研究具有重要价值。基于分季节分时段的负荷建模,分析各类负荷的变化规律,将为电力需求侧管理提供必要的数据支持,为电网的规划设计提供技术支持;研究含电动汽车的智能配电网中变压器的损耗以及电压变化趋势等,有利于达到节能降耗合理用电的预期。因此,研究基于智能配电网的电力系统负荷建模及其影响具有极为重要的意义。
 
1.2智能配电网的发展概述
 
1.2.1智能配电网的概念
智能配电网是将高级配电技术与通信技术相结合,测控技术与计算机技术相结合通过设计使得设备达到智能化控制的水平,辅以物理支持,结合地理信息系统,最终为用户提供优质终端的服务。在智能配电网的发展中,微电网中分布式发电单元的实现很好的体现了用户与电网的互动效果,对于电网的自愈功效也有很好的优化作用。
为了使智能配电网高效服务于用户,需要考虑以下问题:①如何保证供电可靠性;②如何协调分布式发电的接入;③如何调动用户参与互动的积极性;④如何降低电网运行成本;⑤如何降低故障对用户的影响;⑥如何更好地为用户提供附加服务。
智能配电网所涉及的技术有:智能化设备的运用,如高级静态开关、电网监视系统的设计;故障预测、系统仿真技术的发展等,这些技术都对智能配电网的发展有推动作用。
 
第二章统计综合法建模
 
第一章介绍了统计综合法具有的易于获得分时段的负荷数据、无需安装监测设备、与系统以及设备的实际运行情况紧密联系等特点,同吋该方法所建立的负荷模型参数经过一定的公式变换可以转化为仿真软件所用的模型参数,故本文采用统计综合法进行负荷建模。
 
2.1统计综合法
负荷建模的基本原理统计综合法负荷建模是基于对用户调査统计的建模方法,核心思想是:第一,通过实验以及资料搜集等方法确定典型设备的电气特性参数;第二,统计出在工业负荷、商业负荷等各大类负荷中调査所得的单个典型设备所占的比重,并且求取各大类负荷的特性参数;最后,经以上两步所得的数据可以得出母线所带的负荷中各大类负荷所占的比重,并最终得到节点综合负荷特性参数。
 
第三章 三次样条插值函数模型............................. 38-48 
    3.1 样条函数的概念............................. 38 
    3.2 三次样条插值函数............................. 38-41 
    3.3 基于实测数据的模型曲线............................. 41-45 
    3.4 本章小结............................. 45-48 
第四章 电动汽车接入对电网影响分析............................. 48-64 
    4.1 电动汽车的研究现状............................. 48 
    4.2 电动汽车充放电模式.............................48-54 
    4.3 充放电机模型的建立............................. 54-59 
    4.4 忻州电动汽车充放电站的建设............................. 59-61 
    4.5 电动汽车应用对电网的影响............................. 61-63 
    4.6 本章小结............................. 63-64 
第五章电动汽车对配电网影响分析............................. 64-84 
    5.1 PSASP的程序介绍............................. 64-68 
    5.2 几种情景下的潮流计算............................. 68-75 
    5.3 电网线损介绍............................. 75-79 
    5.4 几种情景下的线损分析计算............................. 79-80
 
结论
 
电力负荷是电力系统的重要组成部分,负荷模型在电力系统规划设计、调度运行等领域具有重要的应用,随着各电网间的联系日益密切,网络规模迅速扩大,尤其是智能电网的建设发展,使得负荷建模在其中的应用引起了业界广泛的关注。
本文对负荷建模仔细研究的同时,结合实际电网运行情况以及智能电网中电动汽车的发展与运用,提出了在仿真计算中考虑电动汽车负荷的方法,并加以验证。本文主要研究内容概括如下:
(1) 运用统计综合法的建模方法,分析总结各行业负荷的特点,提出对变电站负荷的构成进行分类研究的方法。详细阐述了建立综合负荷静态模型的方法与步骤,结合某地区实际情况,建立了变电站分季分时的综合负荷幂函数模型。
(2) 根据变电站运行的实际电压、功率数据,提出了建立节点负荷三次样条函数模型的方法。通过采样数据的分析和综合,对比幂函数模型曲线,由此验证之前所建立的负荷幂函数模型的有效性。
(3) 介绍了智能配电网中电动汽车的发展情况,在能源危机和环境污染如此严峻的形势下,电动汽车的发展成为了一种解决问题的途径。依据电动汽车充电方式的特点把电动汽车负荷分为基荷和双向负荷。结合实际充放电站的建设研究分析了电动汽车接入对配电网日负荷曲线方面的影响,得出作为双向负荷的电动汽车可以起到削峰填谷的作用。
(4) 通过PSASP搭建实际电网一次图并将所得幂函数模型带入负荷参数中计算潮'流,通过仿真结果与实际潮流数据的对比进一步验证了模型的有效性。同时仿真了含电动汽车的电网潮流,对于调度部门的电力规划有一定的参考价值。还介绍了配电网线损的概念,计算了多种情况下的线路损耗和变压器损耗,主要分析了含电动汽车的配电变-压器损耗以及电压变化等。
 

硕士工程论文范文精选篇四

 
第一章 绪论
 
1.1 课题背景
随着市场经济的确立,电力也成为一种商品走向市场。由于历史的原因,我国对用电用户的电量计量主要采用人工抄表的方式。传统的人工抄表,不仅耗时长、人力成本高、数据准确性低等缺点,更重要的人工抄表的结果实时性差,严重阻碍了诸如预支电费、分时电价运营等先进管理模式的推行。如何准确及时获取用户的用电信息成为各级电力公司需迫切解决的问题。因此,建立在现代计算机技术、通信技术基础之上的自动抄表技术 AMR(AutomaticMeter Reading)成为了电力公司的首要选择。
自动抄表系统也称集中抄表系统,是一种不需要派遣工作人员到达现场,利用特定的通信技术将用户处的电能表中所记录的各种数据传输到远程主控制站的计算机中,并运用相关的软件对数据进行存储、统计、分析和计算的系统。它主要具有以下的优点:
(1)抄表工作方便。工作人员可以足不出户就能对电能表所记录的数据及时准备的抄录,极大的方便了抄表工作,同时又能避免人为造成的错抄、漏抄和“人情表”;
(2)系统运行可靠。主站系统随时可以对电能表的数据进行采集和统计分析,随时可对计量设备的运行情况进行监测,及时发现异常,及时处理,以避免对企业造成经济损失,同时也为电量分析和电网商业化运行提供可靠的技术支持;
(3)原始数据的唯一性。抄表系统在设计时,严格遵守电能量数据的唯一性、安全性和不可修改的原则。抄表工作站的各种操作都要经过严格的安全检查和用户登录操作,抄回的数据被定义为只读方式而不可修改。
 
1.2 国内外发展现状
国外对远程抄表的研究始于七十年代,应用于八十年代,主要是集中在欧美和日本等发达国家。在这期间法国的 EDF 公司,英国的 THORNEMI,日本的九州电力公司都有相应的抄表系统投入商业化运营。1990 年后是抄表系统的发展时期,1998 年美国最大的电能电量计费系统(TMR)投入运行。自上世纪八十年代末,我国就开始了抄表系统的试点,主要靠国外技术引进,但收效不大。
直到九十年末开始,我国才开始成规模的用新式的多功能电子式电能表逐步替换老式的机械电表,从而在数据源头上为自动抄表系统提供了可能。但近十年来,在国家相关政策的扶持下,我国的自动抄表技术得到了长足的发展,在一些经济发达地区,基于电力载波和GPRS/CDMA 等通信方式的抄表系统已经投入运营,为建立全国范围内的坚强智能电网打下了良好的基础。但目前就全国范围而言,我国的抄表收费方式还是人工抄表,IC 卡预付费和自动抄表方式并存的局面,所以研究更准确更高效的抄表系统及设备有着十分现实的意义。
 
第二章 采集器系统方案与架构设计
 
目前集抄系统中集抄设备的设计大多采用的是嵌入式系统技术。通常来说,嵌入式系统是指以计算机技术为基础,以应用为中心,软硬件可裁剪,以适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗严格要求的专用计算机系统。它主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用软件等部分组成。嵌入式系统硬件层的核心是嵌入式微处理器,嵌入式微处理器与通用 CPU 最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中,它将通用 CPU 许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化,同时还具有很高的效率和可靠性。嵌入式微处理器有各种不同的体系,即使在同一体系中也可能具有不同的时钟频率和数据总线宽度,或集成了不同的外设接口,主流的体系有 ARM、MIPS、PowerPC 等。
外围设备主要是指嵌入式系统中用于完成存储、调试、通信、显示等辅助功能的其他部件。外围设备的选择主要是根据系统的需求来和系统的应用环境来决定,具有模块化的灵活性。嵌入式操作系统负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度,控制、协调并发活动,它必须体现其所在系统的特征,能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前主流的嵌入式操作系统大多为实时操作系统(RTOS),它可以将复杂的应用分解成多个任务,这些任务在内部分时运行,任务之间以优先级作为切换的根据,高优先级的任务可以及时获得 CPU 的使用权限,这不同于前后台系统那样顺序调用各个子程序模块,因此实时操作系统可提供较短的响应时间。
用户应用软件则是一个嵌入式设备功能的实现,它常常于特定的系统平台对应。由于嵌入式系统的资源有限,因此与其对应的嵌入式软件也有较高的要求,不仅要精练、不占用大量的硬件资源,而且要使用灵活,减小对系统的整体继承性,升级更换更加灵活。为了系统联网和分布处理的需求,标准的以太网接口成为嵌入式系统不可或缺的对外接口。但是将以太网技术应用到嵌入式系统中需要考虑两方面的因素:首先,以太网需要 TCP/IP 协议的支持,而传统的 TCP/IP 协议虽然在数据传送的可靠性和数据流量控制上表现的比较好,但是在实时性方面做的不够好;其次,传统的 TCP/IP 协议的实现过于复杂,大多需要占用较大的系统资源,大部分的TCP/IP 实现在应用层和底层协议之间进行了严格的划分,而底层协议之间却可以进行或多或少的交叉存取。
在大部分操作系统中,底层协议族都是作为操作系统内核的一部分实现的,系统内核拥有应用层进程通行入口。应用程序通过接口函数使用底层网络通信功能,底层协议的实现细节对应用程序是透明的,这就意味着应用层不知道底层协议使用的缓冲机制,所以应用层不能利用这些信息去做一些事,比如重复使用常用数据缓冲区。同样,应用层发送的数据在被网络代码处理之前,必须由应用层内存空间复制到内存缓冲区。
 
第三章 系统硬件部分详细设计.............................. 24-33 
    3.1 系统电源.............................. 24-25 
    3.2 实时钟电路.............................. 25-27 
    3.3 存储电路.............................. 27-28 
    3.4 RS485 抄表口和维护口电路.............................. 28-29 
    3.5 看门狗电路.............................. 29 
    3.6 以太网接口电路.............................. 29-31 
    3.7 红外接口电路.............................. 31 
    3.8 印刷电路板的抗干扰设计.............................. 31-32 
    3.9 本章小结.............................. 32-33 
第四章 硬件接口的初始化.............................. 33-40 
    4.1 时钟信号的初始化.............................. 33-34 
    4.2 串口的初始化.............................. 34-36 
    4.3 IIC 接口的模拟实现.............................. 36-38 
    4.4 本章小结.............................. 38-40 
第五章 协议栈的移植与通信规约.............................. 40-61 
    5.1 LWIP 协议栈的移植.............................. 41-54 
    5.2 通信规约.............................. 54-60 
5.3 本章小结.............................. 60-61
 
结论
 
随着宽带和数据业务的蓬勃兴起,将以太网通信融入到嵌入式设备中必将成为发展趋势。同时,各家半导体厂商不断推出速度更快、集成度更高、价格更加低廉的新一代处理器也成为推动这一趋势的强大动力。在这种背景下,本课题提出将以太网融入到远程集中抄表系统的采集器中,以提高采集器与主站之间通信的稳定性和可靠性,所做的工作主要有以下几点:
(1)用 5 视图法构建采集器系统的架构,将一个设计从逻辑架构、开发架构、物理架构、数据架构和运行架构五个方面进行初期规划,软硬件协同设计,明确开发流程和各步的开发任务,增强软件对硬件平台的兼容性。
(2)根据采集器的功能要求,以高性能处理器 STM32F207 为核心完成了采集器系统的硬件电路设计,并开发该处理器底层外围接口的底层驱动程序。电路设计之初就加入必要的电磁兼容设计,使采集器更加适应复杂的电磁环境。
(3)对轻量级 TCP/IP 协议栈 LwIP 的源码研究分析,参考协议栈的说明,成功的将 LwIP协议栈移植到操作系统 FreeRTOS 上,并完成底层网络设备的驱动,使之和协议栈准确对接,为实现采集器上行以太网通信提供了协议支持。
(4)对采集器与主站之间的以太网通信进行了功能测试和性能测试,结果表明采集器能通过以太网成功登录主站且通信链接能经受大数据量和环境的影响。
 

硕士工程论文范文精选篇五

 
第一章绪论
 
1.1课题研究背景
随着信息沟通技术的不断革新,企业销售模式也在不断的变化。销售模式已从本地化、卑一化的发展成跨地域、多层级、错综复杂的模式,销售形体愈来愈庞大,销售网点愈来愈广泛,需要沟通和交流的信息内容也愈来愈多,管理工作的压力也日益增加[1]。传统固定地点才能操作的CRM (Customer Relationship Management,客户关系)系统无法有效解决跨地域销售的信息沟通问题,不能保证销售过程中各个环节合理有度的人力物力资源分配。移动CRM是一种利用现代移动通讯技术、移动终端技术和计算机技术等现代技术,实现在移动中也能够进行的客户关系管理的相关任务。CRM系统的移动化使得其具有传统CRM系统不能相比的优势。移动CRM系统使企业销售业务摆脱了时间和地点的限制,能够随时随地与公司业务平台沟通,有效地提高了销售管理效率,推动了企业效益的快速增长[2]。随着移动终端技术、计算机技术和移动互联网技术的发展,移动CRM技术的发展已经历了三代。第一代移动CRM技术是以短信为基础的。它存在着很多严重的缺点。其中,实时性较差是最严重的问题。问题主要表现为查询请求不会立即得到回答。第二代移动CRM技术是以WAP技术为基础的。在宇机端,为了实现信息的查询,用户主要通过浏览器的方式来访问WAP网页。这种方式虽然部分地解决了第一代移动访问技术的问题,但也有它自己的缺点。第二代移动访问技术由于WAP网页访问方式的交互能力比较差,因此,它在很大程度上限制了移动CRM系统使用的方便性和灵活性。此外,由于WAP技术加密认证使用的是WTLS协议,而WTLS协议所建立的安全通道必须终止在WAP网关上,形成潜在的安全问题。因此,对于安全性要求非常严格的企业商务系统来说,WAP网页访问的安全性问题也是一个不可忽视的问题。
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1.2课题研究目的和意义
在当前社会,手机等移动终端设备已经成为人们生活工作中不可缺少的工具。随着3G网络和移动智能终端的发展,移动终端不再只是通讯工具,还成为用户移动办公的便捷设备。而人类的活动随着社会的进步越来越不确定,即具有移动性和不确定性。随着移动互联网的快速发展,这种移动性和不确定性,给幵发和推广支持移动位置服务的应用带来了广泛的前景。位置服务,是由移动通信网络与卫星定位技术相融合所提供的一种增值业务。通过移动定位技术得到的移动终端所在的位置数据(如位置的经讳度坐标数据),提供给移动终端使用者本人以及通信系统,进而进行各种与位置相关的业务。在短信之后,移动位置服务被认为是重量级业务之一,具有极大的市场规模和广阔的盈利前景[4]。在当前移动互联网飞速发展和位置信息服务需求呈大幅度增长的背景下,本文以某企事业单位合作项目为依托,通过利用开源的Android平台,结合服务器端的CRM系统,通过研究现代企业信息化管理的工作方式和条件,设计并实现高可用性的、界面操作友好,结合移动端位置服务功能的CRM系统客户端,以满足快速高效为企业客户提供服务的要求。用户通过该CRM系统移动客户端能够查看企业内部信息,实时接收、跟踪数据变化,及时处理业务,管理线索和商机,可通过WLAN或传统移动通信网络,享受便捷的通讯、位置等服务。
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第二章相关技术
 
2.1 CRM理论
CRM (Customer Relationship Management,客户关系管理),既是一种管理概念,又是一种软件技术。综合来说,CRM是一项以帮助企业提高企业收入、盈利能力和客户满意度为目的的商业策略。它在对客户进行分类的基础上,组织企业的资源,培养以客户为中心的理念,进行客户为中心的业务过程。客户关系管理系统(CRM)帮助企业从各个不同的方面来分析、了解以及区别客户,以发展出一种契合客户个别需求之产品/服务(P/S)的企业程序与信息技术相结合的模式。CRM的目标在于管理企业与客户的关系,使得他们能够达到对企业更高的满意度、忠诚度、利润贡献度和维系率,并同时高效、有针对性地找出和吸引好的新客户[5]。营销自动化、销售过程自动化和客户服务是CRM的三个主要内容。这三个方面是营销商业畅通的重要因素,对CRM项目实施的成功起着至关重要的作用。由于传统的数据库营销是静态的,所以,往往需要好几个月时间才可以对一次市场营销的结果做出分析,很多重要的商机因此错过。因此,新的营销方式必须要能够对客户的活动做出及时的反应,才能更好的抓住各种商业机遇。营销自动化必须要能够确保产生的客户数据和相关的支持资料能够以各种有效的方式散发到各种销售渠道。反过来,销售渠道也必须及时返回同客户交互操作的数据,以便系统对本次营销进行评估和改进。
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2.2 Android 平台
Google在2007年11月5日宣布推出了的一款开源手机操作系统,该系统即是Android操作系统,该系统基于Linux平台,主要在移动设备上使用,例如平板电脑和智能手机。随着Android的迅猛发展,Android操作系统在移动终端上所占的比例也越来越高[9]。在Android系统架构中,应用框架层是最为核心的一部分,它集屮体现了Android操作系统的设计思想。在Android之系统出现之前,也有不少在Linux内核基础上打造的移动平台。Android应用框架层屮涵盖了一组系统服务(System Service),其屮包括窗口管理服务、组件管理服务、位置信息管理服务、通话管理服务、电源管理服务等等。这些服务全部都寄根在系统的核心进程(System Core Process)中,每个服务运行时,都会各自占用一个独立的线程,而它们彼此之间的消息传递和数据纯属通过进程间的通信机制(Inter-Process Communication, IPC)来宛成。
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第三章需求分析........ 18
3. 1系统部署........ 18
3.2功能需求分析 ........18
3. 3非功能性需求分析........ 24
3.4本章小结........ 25
第四章 CRM系统客户端概要设计........ 26
4.1客户端体系结构设计........ 26
4. 2客户端总体功能模块设计 ........28
4. 3客户端基础功能模块设计........ 30
4.4客户端主要功能模块设计........ 37
4.5本章小结 ........45
第五章 CRM系统客户端详细设计与实现........ 46
5. 1客户端基础功能的设计实现........ 46
95. 2客户端业务功能模块的实现........ 50
5.3本章小结........ 57
 
第六章系统测试
 
在软件开发中,软件测试是非常重要的一部分,是面向软件用户的最后一个步骤,用来验证所幵发的软件产品是否满足用户的需求。测试的目的不仅仅是发现软件中的错误,更重要的是提高软件质量,使得CRM系统运行更加稳定,满足用户的需求。本章节主要介绍系统测试的方法和内容,检验各个模块功能和性能是否达到预期目标,以及客户端软件交互是否良好。根据功能测试用例,测试客户端软件的各项功能来判断是否达到用户要求;非功能测试则包括兼容性测试,边界值测试,并发性测试等。
 
6.1测试环境与测试工具
本CRM系统客户端是基于Android平台进行设计与开发,由于Android系统自身版本分化,以及各种手机上的兼容问题,在选择移动终端测试机时,需要考虑不同移动终端的屏幕分辨率大小、手机性能、操作系统版本等因素。系统测试是在系统整体需求的基础上,将软件系统、移动设备、计算机及外围设备,网络连接等结合在一起,针对整个软件系统进行测试,测试系统是否满足用户的需求要求,找出与需求不相符的地方,然后对这些不相符的地方提出修改和完善方案。系统测试主要涵盖功能、性能、安全及容错能力等方面,主要包括功能测试、UI测试、接口测试、安装测试、数据处理测试、兼容性测试、性能测试。系统测试内容如表6-2所示。
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结论
 
本文根据移动互联网的特性,结合位置服务技术,设计实现了基于Android平台CRM系统客户端应用,该系统主要功能有:渠道拜访、考勤管理、信息阅览、行动轨迹、我的周边。用户通过该系统移动客户端能够查看企业内部信息,实时接收、跟踪数据变化,管理考勤,可借助WLAN或传统移动通信网络,享受便捷的通讯、位置等服务。在系统客户端的设计和幵发过程中,本人的主要工作有:
(1)对移动CRM系统的应用和现状进行了深入的分析和研究,针对当前移动平台CRM系统的不足,并提出解决方案。
(2)对用户的功能性和非功能性需求进行了深入的分析,确定了系统客户端软件各个功能模块,将用户需求转化为软件产品的需求。最终形成产品详细需求说明书,使得软件开发过程有章可循。
(3)对系统客户端进行了结构设计,采用模块化设计,分析了系统客户端各个功能模块业务流程,设计了各个模块的功能结构。
(4)编码实现可运行的CRM客户端程序,并经过测试修改,系统功能和性能趋于稳定,具有良好的用户体验。
本文结合位置服务技术,对CRM系统移动客户端的设计与实现,为企业的移动CRM系统开发提供了一定的参考价值。
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参考文献(略)
 

硕士工程论文范文精选篇六

 
第1章 绪论
 
1.1研究背景和意义
视觉系统是人类对外界信息最重要的感知手段,外界大约 80%的信息是通过人眼传递给人的大脑的,从而产生对外界环境的认知与熟悉。随着数字计算机功能的不断强大与完善,让计算机像人类一样具有视觉系统,能够处理从外界获取的信息俨然成为了一项非常诱人且具有挑战的任务。因此,计算机视觉这一学科应运而生。计算机视觉是利用计算机及相关采集设备对人类视觉的一种模拟,其主要任务是对图像或视频进行分析处理以获取相应场景的三维信息。在如今科技与经济飞速发展的时代,信息处理技术和多媒体通信技术的产物—视频信息已广泛地应用到了人类的日常工作和生活中。以智慧为理念的相关研究悄然而至,例如智慧城市、智慧农业等。这种理念是以高质量视频为主体开展的,视频质量的好坏直接或间接的影响了信息的处理分析与决策分析。然而,视频采集受到外界场景或内在采集设备故障的干扰,从而使得采集到的视频信息质量受损,出现视频失真的现象。常见的视频失真现象有偏色、条纹、雪花噪声、模糊、灰斑等。灰斑失真作为现今环境污染造成的新型视频失真问题,随着监控视频集群的增大而显得越来越普遍。视频中的灰斑缺陷不仅降低了视频的质量,给研究人员带来视觉感知上恶劣的体验,而且会影响后续的计算机视觉算法的自动执行,例如:运动物体的识别与跟踪。现阶段有关灰斑的研究主要体现在对图像灰斑的去除算法的钻研,对于实际监控视频的灰斑研究甚少。此外,由于真实场景的复杂多变,使得原始参考视频的获取相当困难或者几乎不可能的,因此对监控视频灰斑失真的研究是一个无参考问题,其具有较大的挑战性。灰斑通常在视频中的空间位置是固定不定的,当运动目标经过“灰斑”区域时会出现信息的掩盖,从而使得运动物体的运动信息出现奇异性。受启发于上述现象,本文探索和分析运动奇异性以实现灰斑的检测。
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1.2研究现状分析
现阶段对灰斑的研究主要是灰斑光学模型分析[1]、图像灰斑的去除,例如:扫描图像灰斑去除[2]-[4]、数码图像灰斑去除[5]等。文献[1]提出了灰斑失真的光学模型,该模型能模拟图像中灰斑失真的大小和光密度,并应用该模型评价灰斑在计算机视觉算法中影响。文献[2]结合形态学运算和局部图像分析并自适应的得到判别缺陷的阈值,以阈值为基础检测扫描图像中的灰尘和划痕,然后形态学重建图像实现灰斑和划痕的去除。文献[3]通过引入不同的特征,例如:图像边缘信息、图像纹理信息等,描述了四层不同应用下的灰斑检测方案,并根据灰斑检测得到的映射图,结合加权双边滤波实现对图像局部灰斑的去除,从而修复退化图像。文献[4]首先对原始图像进行中值滤波,然后依据原始图像和中值滤波后的图像的差分图像通过设定阈值将图像真实信息与灰斑区域进行自动分割,最后,对确定的灰斑区域进行邻域线性插值实现对灰斑的去除。文献[5]对传感器上灰尘导致的灰斑失真进行建模,基于该模型,利用图像中的上下文信息和颜色一致性,实现了对图像中灰斑失真的去除。综上所述,对于灰斑的研究主要体现在扫描图像和数码图像层面,实际监控视频灰斑失真的研究甚少。文献[6]具体阐述了偏微分方程在科学与工程中流体问题的应用,从简单问题的解析解到复杂问题的变换解析解,由浅入深的介绍了流体动力学中偏微分方程的意义,为流体力学和其他学科的研究奠定了夯实的理论基础。从流体内部性质到图像模式着眼流场,其研究体现在流场的可视化[7]-[9],即将流场以动态的画面呈现在人们眼前,加深人们对流场的流动现象及本质的认知,从而发现那些仅通过数字信息发现不了的规律,获得异乎寻常的启发和灵感。
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第2章 灰斑光流奇异性与光流法
 
随着大气污染越来越严重,如今监控采集到的视频中常出现灰斑失真现象。由于灰斑依附在采集设备保护罩上,其空间位置是固定不变的,从而会掩盖真实场景成像的局部信息,造成运动目标运动信息的奇异性。光流是空间运动物体观测面上的像素点运动时产生的瞬时速度,反应了二维图像表面灰度变化和场景中物体动态行为等重要信息。光流的概念是 1950 年 Gibson 首先提出来的,即当人眼观察运动物体时,物体运动画面在人眼视网膜上形成连续变化的图像序列,这一系列连续变化的信息不断“流过”图像平面,类似于一种光的“流”,故称之为光流[10]。本章首先基于灰斑造成的掩盖效应,叙述了灰斑光流场奇异性,然后阐述了光流法的基本原理及几种常见光流算法,并通过实验对比分析确定本文工作所采用的光流算法。
 
2.1灰斑光流奇异性
监控视频采集设备大部分室外安装,并且使用年限较久,摄像机保护罩玻璃上会堆积灰尘,从而使得采集到的视频会受到不同程度的退化,严重影响视频图像的质量。原因主要在于灰尘会吸收或散射透射到玻璃罩上的光线,使得到达 CCD的光线强度会被衰减或者被阻隔,如图 2.1 a)所示灰斑产生的光学模型。理论上来说,玻璃罩上灰斑粒子的尺寸大于摄像机孔径大小,视频图像伪影取决于灰尘粒子的大小而不取决于摄像头孔径大小,反之亦然[1]。本文视频灰斑检测的重点研究对象如图 2.1 b)所示,红色圆圈标记出了一个显著灰斑。
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2.2光流约束方程
运动场表示物体在三维真实场景中的运动状态,同时光流场表示运动场在二维图像平面上的投影,如图 2.4 显示了三维运动场与二维光流场之间的映射关系。本章主要包括两部分工作:灰斑与光流奇异性之间的关系和光流法对比分析。第一部分工作主要包括:首先,针对真实图像灰斑,结合光学模型简要叙述了视频灰斑失真形成的原因。然后,基于灰斑造成的运动信息掩盖,提出灰斑光流场奇异性概念并结合实验对其进行了描述和验证。第二部分主要工作包括:首先对光流求解约束方程给出了比较详细的推导,然后介绍了三种经典的光流法,并对其进行了光流解对比分析和算法时间复杂度对比分析,从而确定本文后续的光流场求解方法—Black-Anandan 法。最后对 Black-Anandan 法的运行时间结合 Matlab编程环境进行了粗略分析,给出了一种融合高斯消元法和共轭法的策略,降低了Black-Anandan 法的平均执行时间。
…………
 
第 3 章 流场奇异性模型分析...........17
3.1 流场点奇异性模型.....17
3.1.1 模型描述............17
3.1.2 仿真模拟与分析.........18
3.1.3 流场点奇异性检测 .....20
3.2 流场线奇异性模型.....22
3.3 结论..........27
第 4 章 盲视频图像灰斑失真检测....29
4.1 盲视频偏色校正.........29
4.1.1 稳定通道选取....29
4.1.2 颜色校正............30
4.1.3 实验结果与分析.........32
4.2 基于光流奇异性分析的灰斑失真研究..........33
4.3 结论..........43
第 5 章 总结与展望.........44
5.1 本文工作总结....44
5.2 后续工作展望....44
 
第4章 盲视频图像灰斑失真检测
 
图像的颜色信息往往是进行图像分析的重要依据[35],偏色会给不同的计算机视觉算法引入负面的影响,例如物体识别[37],目标跟踪等[38]。考虑到视频图像偏色失真会极化图像的色彩信息[36],从而衰弱灰斑的颜色空间特性,影响后续视频图像灰斑失真的准确检测。现阶段图像偏色校正的研究不在少数[39]-[43],但是针对真实盲监控视频研究甚少。本章先给出了一种盲视频图像偏色校正方法,为后续的视频图像灰斑失真研究做好铺垫。然后,基于前述的流场奇异性分析,给出了一种盲视频图像灰斑失真检测方法。
 
4.1盲视频偏色校正
 
4.1.1稳定通道选取
针对视频图像偏色校正问题,本节定义三种类型颜色偏离(color variation,CV),用来描述 RGB 图像中颜色通道的偏离现象。它们分别是:1) 加性偏离通道,2) 减性偏离通道,3) 稳定通道。第一种类型表示某一个颜色通道的强度大于另外两个颜色通道,第二种类型表示某一个通道的强度小于另外两个颜色通道,第三种类型表示介于加性和减性偏离通道之间的颜色通道。如图 4.1 显示了一幅偏色图像以及三个颜色通道直方图。不难发现,蓝色通道的整体强度弱于另外两个颜色通道,红色通道的整体强度强于另外两个颜色通道。
……….
 
总结
 
在当今环境越来越严重的情况下,监控视频集群的日益增长必然会存在视频灰斑失真,灰斑失真的研究迫在眉睫。对视频灰斑失真的准确检测,不仅能为后续恢复算法提供先验知识,而且为视频采集设备维护人员提供一定的参考。本文观察发现,灰斑在视频中具有空域和时域不变性,从而会掩盖经过灰斑的运动物体的运动信息,从而造成运动信息的奇异性。光流作为目标运动信息的一种表现形式,本文借助于光流初步探索了灰斑与光流场奇异性之间的关系,并通过仿真实验进行了直观描述。为了对视频中物体运动信息的准确估计,本文对比分析了几种经典光流算法。依据光流的准确性和算法的耗时性确定了本文中所采用的光流的算法。同时,对光流算法的运行时间进行了简单的改善。不失一般性,本文仿真模拟两种奇异性模型:点奇异性模型和线奇异性模型。通过观察分析,奇异流场的幅度或方向会出现局部极化现象。本文引入空间滤波器量化流场幅度或方向中“极化”的程度,然后分别结合种子生长法和形态学击中击不中变换,实现了点奇异性和线奇异性的分析与检测。最后,本文将线奇异性分析简单地引入真实监控视频条纹失真检测中,实验结果表明了线奇异性分析具有一定的应用价值。本文给出了一种视频灰斑失真检测方案。将光流奇异性和点奇异性模型结合,对视频灰斑失真进行检测。考虑场景中运动目标复杂多变的,将视频分割成多个时间片,以时间片替代视频帧进行实验分析,最后通过引入投票机制,实现对视频中灰斑的粗糙检测。灰斑呈现为一种灰黑色,故在粗糙检测的基础结合灰斑的颜色空间特性,最终实现了视频中灰斑失真的精确检测。充分的实验数据表明了所提出的灰斑失真检测算法具有一定的可行性和应用价值。
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参考文献(略)

 

硕士工程论文范文精选篇七

 
第 1 章 绪论
 
1.1研究背景和意义
为适应我国在现代化经济和社会条件下实现对城市公共场合的有效管理,加强安全防范能力,加快城市安全系统建设,创建平安城市和谐社会,安防工程应运而生,在全国范围内呈现蓬勃发展的势头。由于安防视频监控系统具有综合性强、稳定性高的优点,不仅能够满足城市治安管理、交通监控、应急指挥等现实需求,而且同时也满足重大应急事故预警、工业生产安全监控等方面对视频图像监控的需求,另外还可以与其他应用系统的进行联动。历经二十多年三个阶段的发展和演变,视频监控系统已从以 VCR(Video Cassette Recorders)为代表的传统闭路电视监控系统发展到 DVR(Digital Video Recorders),再到如今具有网络传输功能的 NVR(Network DVR)系统,视频监控技术取得了长足进步。第三代视频监控系统是基于标准 TCP/IP 协议的数字化系统,它采用的是开放式架构,可与众多应用系统无缝集成,性能稳定,灵活性较高,能够实现监控场景的任意组合、任意调用,符合现代信息社会智能化、数字化、网络化的发展趋势,近几年已广泛应用到军事和国家重要安全部门、城市交通监控区域和敏感的社会公共场合等,通过获取大量的监控视频图像数据,有利于国家和城市进行安全防范,并为上级的决策提供支持参考。视频图像数据作为安防监控系统中极为重要的数据,一方面,它承载着与其所监控区域相关的大量直观而且丰富的视觉信息,直接为上级的决策行为提供有效的关键信息;另一方面,通过计算机视觉和图像处理技术对其进行后续处理,可满足多种类、实用性强的安防需求。但由于在视频的采集、传输、显示等环节中本身的局限性和诸多外部环境因素,实际中最终获取的视频图像质量均有不同程度的下降,导致视频数据损坏,难以保持其有效性。其中,在以上环节中引入的噪声干扰是造成视频图像质量降低的主要因素之一,同时噪声程度也是对监控视频图像进行质量检测的重要参考依据。因此,随着安防监控设备数量规模的快速增长,对视频图像数据质量的实时检测和分析成为目前视频监控系统发展过程中的迫切需求,如何及时诊断其质量情况、发现问题并进行针对性修复是保障监控系统正常运行的主要手段。
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1.2研究现状分析
视频图像噪声检测是视频质量干扰检测的重要部分,传统的检测方法主要是通过视频信息的统计特性进行检测,例如基于图像矩阵统计信息和视觉变动的检测模型中统计在小波域中的视频信号[1],在计算原视频与目标视频序列中像素通道值的绝对差值的基础上采用各种统计策略将其转换为检测评估指标。最常用的方法有计算像素值的均方误差值(Mean Squared Error,MSE)、信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)、峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,PSNR)、Czekanowski 距离、Minkowski 距离等[2]。目前所提出的噪声检测方法大致可分为空间域检测和变换域检测。常见的基于空间域的方法可以分为噪声方差估计和噪声极值检测。已有的噪声方差估计算法主要有:盲估计算法[3],基于图像块的噪声估计算法[4][5],自适应算法[6]和一种基于变化率的自适应阈值算法[7]等。基于判断噪声极值的算法主要有:峰-谷噪声检测法[8],寻找局部极值确定噪声点的算法[9],递归的最大-最小值方法[10]和 Naif方法[11]等。上述的检测方法均存在一些问题,窗口极值点并不全是噪声点,会造成一定程度的误检,且噪声点不全为极值点,造成了噪声的漏检。
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第 2 章 监控视频感知噪声
 
2.1引言
监控视频数据在其采集、传输和显示等过程中引入的各类噪声干扰是导致视频图像质量出现退化的重要因素之一。噪声由于其随机的分布特性,在连续的视频图像帧中会动态地显示,跳跃性地随机分布在图像空域上,所以相比静态的单帧含噪视频图像,人类视觉系统对于连续的动态视频图像中的噪声感知更为明显。由于噪声固有特性的不同其分类依据也有所不同。本章第一节中简要介绍以上几种噪声和其特性。第二节中提出视觉感知噪声,并介绍其在视频时域上的特征。第三节重点针对实际监控视频噪声检测算法存在的两个突出性问题进行探讨。
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2.2监控视频噪声分类
在视频监控系统中,产生视频干扰及噪声的原因较多,难以进行全面明确归纳,但究其根本都来源于设备本身及外部环境因素。噪声的引入涵盖了视频监控系统的各个环节,大致包括视频图像的采集、压缩编码、传输、解码、显示等过程。被噪声污染的视频不仅会导致图像主观质量出现退化,并会严重影响视频数据的多种后续处理操作,如数据的存储、编解码、传输和各种监控应用等[22]。视频噪声依据统计理论可分为平稳噪声和非平稳噪声,实际中两者并没有严格的数学定义,前者的统计特性不随时间变化而变,后者的则会随时间的变化而变化。
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2.3感知噪声时域特性
安防监控视频中的感知噪声不同于简单的高斯白噪声和椒盐噪声等常见噪声,且各类场景的监控视频内容千差万别,难以用单一的噪声模型对其准确建模,因此对监控视频存在的感知噪声进行实时检测更具实际意义和挑战性。人类心理学和生物视觉的研究表明,人们在静态图像和动态视频中对于同等程度噪声的视觉感知并不相同,视频序列中的噪声敏感度往往高于静态图像。与经典噪声估计算法的应用背景相比,本文能够充分利用视频在时域上的特征进行噪声程度分析。视频序列中连续帧的图像内容变化相差甚微,具有较高的结构相似度。即使图像序列中包含很多纹理或者其他细节信息的区域,直接对相邻两帧或者帧数间隔相同的图像进行差分处理,将会降低图像自身信息对噪声程度的影响。视频图像序列中根据差分对象的不同,差分法一般可分为背景差分法和帧间差分法。由于帧间差分法不仅在算法实现的难易程度、程序设计复杂度方面具有较大优势,而且对光线变化具有鲁棒性,能适应各种动态复杂的环境。针对视频监控环境中相邻图像帧内容变化不大的特点,且依据帧间差分法对光线具有较好鲁棒性,能适应于各类场景的监控环境的特点,对图像序列进行差分处理,降低图像自身信息对实际感知噪声程度的影响。鉴于以上优点,实际工程应用中采用帧间差分法更能发挥其稳定性高的优势。
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第 3 章 基于粗糙集与邻域粗糙集的运动分割 ........ 16
3.1 引言.......... 16
3.2 粗糙集理论与图像粗糙集表示....... 16
3.2.1 粗糙集理论的基本概念 .... 16
3.2.2 图像的粗糙集表示.... 19
3.3 邻域粗糙集与其下近似........... 20
3.4 图像运动区域分割 .......... 22
3.5 实验结果与分析...... 24
3.6 本章小结.......... 27
第 4 章 掩盖效应去除和噪声检测.... 28
4.1 引言.......... 28
4.2 掩盖效应的去除...... 28
4.3 结合信息熵的噪声检测指标提取 ........... 30
4.4 算法总体框架.......... 31
4.5 实验结果与分析...... 32
4.6 本章小结.......... 38
第 5 章 总结与展望........... 39
5.1 本文工作总结.......... 39
5.2 后续工作展望.......... 40
 
第 4 章 掩盖效应去除和噪声检测
 
4.1引言
相对于监控视频中运动区域产生的动态干扰,实际视频图像中的过亮过暗区域造成的静态特性的干扰在人类主观感知上并不明显,尤其在图像中较为平滑的区域上,这类区域上的感知噪声几乎被完全掩盖,其结果将导致所检测出的噪声程度严重偏小。故在对视频感知噪声检测前的预处理过程中,势必要降低过亮过暗区域造成的掩盖干扰影响。信息熵作为系统有序程度的度量方法,能够很好地表示随机变量所包含的平均信息量。将预处理后得到的有效检测区域作为一个随机信息量组成的系统,其信息熵的大小可反映该区域内噪声程度。实际的监控视频在摄像头监控范围内若存在诸如强烈光照、夜间灯光以及某些镜面物体导致的镜面反射等视觉刺激因素时,往往在获取的视频图像中造成局部过亮或过暗的现象。在视觉感知系统中,此类区域对人类视觉可能会产生过量刺激,即使该区域存在明显的噪声信号,人类肉眼也可能无法准确感知[47],而且对于客观视频中的噪声程度估计同样将产生不利影响。为克服在算法寻找最优有效检测区域的过程中过亮过暗区域对感知噪声程度估计的干扰,有必要在选取最优有效检测区域时尽可能准确地去除该区域或者避免寻找该区域,从而最大限度地减弱过亮过暗区域在视频差分图像上对噪声信号产生的掩盖效应。
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总结
 
视频质量诊断是数字图像处理领域的一个重要课题,在近年来全国范围内大规模构建安防监控视频体系的趋势下,实时的视频质量检测和维护既有其重要的理论意义,同时也存在着广泛的应用背景。其中,视频数据在采集、传输和显示等过程中引入的各类噪声干扰问题是视频质量诊断的重要环节之一,如何针对各类噪声进行实时准确的检测已成为保证大量监控视频数据质量的棘手问题。本文对视频噪声检测工作的研究现状及其发展情况进行了论述,并提出自己的检测框架和方法。本文主要围绕基于图像序列的感知噪声盲检测展开研究,由于与理想状态的视频不同,实际的监控视频在受到如运动区域、过亮过暗区域和光照变化等诸多干扰因素时,均会导致实际的噪声程度检测产生不利影响。本文重点关注并解决了在实际的安防监控情况下,视频中存在的局部运动区域和过亮过暗区域对噪声信号产生干扰的问题。主要从如下几个方面对本文工作进行简要总结。首先,概要回顾了安防视频监控系统的几个主要发展阶段,介绍了本文的研究背景和研究意义,并总结了相关视频图像噪声检测的主要算法和其优缺点,以及目前视频噪声检测算法的国内外研究现状。其次,阐述了监控视频噪声的产生原因和视频噪声的常见种类,针对实际的监控视频情况提出了视频感知噪声的问题,充分利用视频序列特有的时域相关的特性,研究了感知噪声在视频时域上的特征,并通过视频差分信号分析了现有噪声检测算法在处理实际监控视频感知噪声中受运动区域和过亮过暗区域干扰的主要问题。针对视频中相邻帧图像内容变化不大的特点,依据帧间差分法对光线具有较好鲁棒性、能适应于各类场景的监控环境的特点,对图像序列进行差分处理,降低图像自身信息对实际感知噪声程度的影响。
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参考文献(略)
 

硕士工程论文范文精选篇八

 
第1章 绪论
 
1.1 课题研究意义
医学超声成像技术是医学图像处理领域中最重要的检测手段之一,其主要应用于临床诊断中。超声成像技术具有如下特点:首先,它是一种无损伤性成像方式,在成像过程中不会对诊断对象造成伤害,而且诊断结果可多次重复使用;其次,超声成像技术实时性强、价格低廉,更便于应用在临床诊断中。然而,由于超声成像仪器以及成像方式的制约,超声图像在生成和传递时会受到各种影响。如发出的信号脉冲波在人体内作用时会出现散射现象,图像不可避免地产生大小不同的颗粒,也就是斑点噪声,造成图像清晰度降低。因此,为了便于后续的医学超声图像诊断,更好地保留图像中的边缘和细节信息,对医学超声图像做进一步去斑处理是非常关键的。
 
1.2 图像去斑方法研究现状
常用的图像去斑方法有空间域和变换域两类。本章将详细介绍这两类去斑方法的基本原理,从客观指标上分析其优缺点,对现今图像去斑方法进行总结。传统空间域方法的基本思想是在空间域中对图像进行去斑处理。先后出现了Lee、Kuan 局部滤波[1]、双边滤波[2]等经典去斑方法。Lee 滤波是最早提出的基于局部统计特性的滤波方式,其主要利用观测到的图像和原图像均值的线性组合来估计真实图像。Kuan 滤波具有同样的形式。在图像去斑过程中,由于 Kuan 滤波的加权因子比 Lee 滤波小,使得 Kuan 方法中滤波窗口局部均值的权值较大,其滤除噪声的能力较 Lee 滤波要好,但对图像细节的保持能力较弱。Lee 方法在滤波窗口的中心像素权值较大,其保留图像边缘细节信息的能力较强,但去斑效果不够理想[1]。双边滤波是常用的非线性滤波方式。其主要利用图像空间邻近度和像素相似性的非线性组合来获得权重系数,不仅考虑像素间的空域信息,同时也考虑灰度信息[2]。由于该方法中图像边缘附近的像素不会受到与其较远像素太大的影响,因此,该方法更有利于保留图像边缘细节。维纳滤波属于线性滤波,主要基于最小均方误差准则。维纳滤波是平稳随机的滤波过程,它对于连续信号和离散信号的输入,都能取得不错的去斑效果[3]。然而,对于非平稳的图像,其受噪声干扰的特性通常是未知和不确定的,因此,维纳滤波方法对该类图像的去斑效果不够理想。针对维纳滤波的不足,有学者研究了自适应的维纳滤波器[4]。主要通过调整局部方差得到滤波器的参数,进而实现图像自适应去斑。然而,这类滤波器虽然能提升图像去斑能力,但去斑后图像仍存在边缘细节易丢失等问题。Perona 等人提出了基于偏微分方程的各向异性扩散方法( SRAD )[5]。该方法将各向异性扩散函数代替高斯平滑,能更好地保持图像的特征信息,但是,其去斑后图像存在模糊、失真等现象。随后,大量基于SRAD的改进方法被应用于图像去斑[6][7]。Tang 等人提出了自适应的SRAD方法,并将其用于磁共振图像中[6]。该方法利用新的自适应阈值选取方式改进传统的SRAD,获得了不错的去斑效果。Liu等人提出带有新的滤波窗口的SRAD方法,该滤波窗口具有更好地自适应性和稳定性[7]。但是,这类改进方法虽然在图像细节保持上有所增强,但其去斑性能仍然不够理想。
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第2章 医学超声图像分析
 
2.1 超声图像的形成
超声是由波长、频率和传播速度等参数组成的一种机械波,其使用频率一般为2.5   10MHz。在超声成像时,由于人体内各种器官与组织之间有特定的声阻抗和衰减特性,超声通过不同的人体组织时,会形成三种不同情况的内部回声:无回声、低回声以及强回声。其中,当超声经过的区域不出现反射时,会形成无回声的暗区。这类暗区包括液性暗区、衰减暗区、实质暗区等[39]。而低回声是由于器官病变后的内部回声具有较小的声阻抗,透声增高而形成。强回声又分为较强回声、强回声和极强回声三种。它是由于随着病变部位的增大,声阻抗逐渐由低回声变为强回声或者混合性回声而形成。因此,根据上述回声的强弱,信息可以用明暗不同的光点在屏幕上显示出来,从而形成人体的超声图像[40]。超声成像在现代医学上得到了充分的应用,一般利用超声仪器中的脉冲回波(pulse-echo)原理生成超声图像。图 2.1 为超声成像过程的结构图。通常人体内器官都具有特定的声学特性,如体内组织反射和散射。换能器发射的超声脉冲在经过人体内器官时会产生不同的回波信号,也就是散射信号的连续累加。而且人体内组织器官在不同的状态下,如正常与病变状态时都会有不同的反射特性。所以当超声探头和仪器接收此类信号时,就会形成超声图像显示在屏幕上。由于人体软组织的声阻抗分布是随机的,超声脉冲生成的散射粒子会汇聚成互相影响的散射波。当这些散射波相互碰到时,会出现相关干涉。而此类相互干涉形成的信号和超声波的散射叠加起来,就会形成特有的明暗不同的斑点,即超声图像斑点噪声[41]。图 2.2 为医学超声图像,它是由超声仪器中多条扫描声线信息组合而成。由于每一条超声信息线的形成过程中不可避免的会有加性噪声生成,而且在医学超声图像中,超声波通过不均匀介质时也会形成斑点噪声。因此,超声图像同时存在乘性噪声和加性噪声。
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2.2 超声图像斑点噪声的分布特性
近年来,相关学者对超声图像中斑点噪声抑制的研究日渐深入。超声图像中的斑点噪声有其特定的统计特性,通过对超声扫描断层和超声成像系统的研究,斑点噪声大致可以分为以下几类:客观评价是利用已有的指标来评估处理后的结果。在医学图像处理中,常用的客观评价指标有峰值信噪比(PeakSignalto NoiseRatio,PSNR)、均方误差(MeanSquared Error,MSE )、边缘保持指数  [46]和等效视数(Equivalent Numberof Looks,ENL )等[47]。下面将简单介绍各评价指标。主观评价是评价者根据自己对待测图像的视觉感受做出的评价,其内容与评价者的心里因素有关。主观评价步骤为:一、准备待测图像样本;二、对待测图像进行评估;三、对评估结果进行研究分析。主观评价方法在医学图像临床诊断中应用广泛,医生通常根据自己的临床经验对待测图像进行评判,其评价结果有一定的合理性。但是,主观评价方法容易受到人为因素的影响,如医生学识背景、临床经验等不同,都会造成评价方法的不准确。因此,主观评价方法不会直接用来反映医学图像质量的好坏,而是作为辅助手段,与客观评价方法结合后再用于医学超声图像质量评价中。本章重点介绍医学超声图像的特点。首先,分析超声图像的形成方式,它是由超声波在人体内的散射,产生不同的回波信号后,经超声探头和仪器接收显示在超声屏幕上的图像;然后,介绍超声图像中斑点噪声的分布特性,主要服从瑞利分布和非瑞利分布;最后,介绍了医学超声图像的质量评价标准:主观评价和客观评价。
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第 3 章 基于混合小波变换的医学超声图像去斑............12
3.1 小波变换基本理论 ........... 12
3.2 双树复小波变换原理 ....... 14
3.3 混合 DWT-DTCWT 图像自适应去斑........ 16
3.4 实验结果与分析 ...... 19
3.5 结论 ........ 25
第 4 章 基于局部熵的量子衍生医学超声图像去斑........26
4.1 模型的建立 ..... 26
4.2 局部熵理论 ..... 28
4.3 量子衍生理论 .......... 29
4.4 基于局部熵的量子衍生参数 K 的选取 ..... 30
4.5 实验结果与分析 ...... 31
4.6 结论 ........ 36
第 5 章 基于双边滤波和小波变换的医学超声图像去斑.........37
5.1 传统双边滤波器的原理 ............ 37
5.2 混合双边滤波和小波变换去斑 ......... 39
5.3 实验结果与分析 ...... 40
5.4 结论 ........ 45
 
第5章 基于双边滤波和小波变换的医学超声图像去斑
 
由于回声信号强度的不同,医学超声图像在形成时易产生斑点噪声,降低了图像的质量。因此,有必要去除图像中的斑点噪声并保留图像的边缘细节等信息。1998年,Tomasi等人提出了双边滤波(Bilateral filtering)方法[58]。该方法结合几何空间邻近关系和像素相似性,在去除图像噪声的同时能对图像轮廓特征进行保持。但是,双边滤波中像素相似性因子只受一个参数约束,不能正确分辨图像中的噪声和细节,易造成信息丢失等问题。早期的双边滤波思想是将高斯滤波中的高斯权系数与图像进行卷积运算。2002年,Durand等人提出加速双边滤波方法。该方法在进行卷积操作前先对图像下采样,然后再对与高斯权系数进行卷积运算。该方法能减少运行时间,但出现了滤波精度缺失等问题[59]。后来,Pham等人提出了可分离型(Separable Kernel)双边滤波器[60],主要对图像的两个方向进行一维滤波。虽然该方法的计算复杂度比传统双边滤波方法要小,但是运算时间仍然受到掩膜大小的影响,滤波后图像会产生伪影等现象。2014年,张聚等人[61]将双边滤波应用到医学超声图像斑点噪声的去除中。该方法主要利用双边滤波对小波域的低频部分进行处理。但是,由于图像的低频部分往往存在较大的斑点噪声块,普通的双边滤波并不能很好地对斑点噪声进行抑制。因此,本章将改进传统的双边滤波器,提出一种基于双边滤波和小波变换的混合去斑方法。为了更好地区分本文提出的去斑方法,在本文后续描述中,将本章方法记为本文方法3。本章的结构安排为:首先介绍传统双边滤波器的原理以及其优缺点;然后介绍基于双边滤波和小波变换去斑方法的具体流程;最后给出实验结果与分析。
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总结
 
超声成像是医学图像处理中发展较快的检测手段之一,它是一种无损伤性成像方式,在成像过程中不会对诊断对象造成伤害。然而,由于成像机制的影响,在图像形成的过程中会受到各种干扰,如发出的信号脉冲波在人体内作用时会出现散射现象,导致噪声的形成,从而影响图像质量。因此,需要去除图像中的斑点噪声来提高图像的质量。经研究发现,医学超声图像的斑点噪声可以看作是随机的乘性斑点噪声。在阅读大量文献的基础上,本文对空间域和变换域的图像去斑进行深入研究,提出了以下三种医学超声图像去斑新方法:
(1) 针对单一小波变换去斑方法的局限性,本文第 3 章提出了混合小波变换去斑方法。该方法首先利用离散小波变换对超声图像进行预处理得到去斑后图像;然后利用双树复小波变换对预处理后的图像再次去斑。该方法充分结合了小波多尺度变换的优势,能更好地区分图像中的细节和噪声。实验结果证明,该方法能较好地对超声图像进行去斑。
(2) 通过研究量子理论的相关特点,本文第 4 章提出了基于局部熵的量子衍生去斑方法。该方法引入局部熵和量子衍生理论,得到了能调整噪声与信号出现概率的自适应参数,并利用该参数对信号建模。实验结果证明,该方法能较好地抑制真实超声图像中的斑点噪声。
(3) 通过对空间域和变换域去斑方法的研究,本文第 5 章提出了基于双边滤波和小波变换的混合去斑方法。该方法首先利用自适应加权双边滤波对医学超声图像进行预去斑处理;然后利用传统的双树复小波变换对预处理后的图像进行再次去斑。该方法同时考虑图像中的空间距离和像素相似度,通过引入量子衍生思想改进了传统的双边滤波器。实验结果表明,该方法能较好地去除真实医学超声图像中的斑点噪声,而且在保持图像边缘细节等信息上具有明显的优势。
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参考文献(略)

 

硕士工程论文范文精选篇九

 
第1章 绪论
 
1.1课题研究的背景和意义
随着 web 3.0[1]时代揭开序幕,语义网(Semantic Web)[2]作为其最显著的特征越来越被人们熟知。语义网的核心是构建以海量数据为中心的网络,即Web of Data[3]。Internet 的飞速发展使得语义万维网成为人们获取信息的重要渠道。资源描述框架(Resource Description Framework,RDF)[4]是一种数据模型,由万维网联盟(W3C)于 1999 年提出,其目标是构建一个综合性的框架来整合不同领域的元数据,来实现万维网上元数据的交换,促进网络资源的共享和交互。为了提高系统的通讯、互操作和自动处理的能力,越来越多的领域开始使用RDF 表示数据进行知识共享。Freebase[5]、DBpedia[6]、YAGO[7]等关联开放数据集中的 RDF 数据几乎以每年翻一番的速度在快速地扩充。近年来,为了快速发现和收集 Web 上的信息,并为用户提供高效而准确的获取技术来进行数据的重用,海量语义数据搜索和排序成为了一个研究热点。与传统互联网中的文档检索不同,语义搜索需要更细粒度化地处理语义数据,因此也面临着前所未有的挑战。然而现有比较成熟的针对非结构化的 Web 文档类型数据的存储和查询技术不再适用于 RDF 数据[8]。语义网的一个核心技术是SPARQL(Simple Protocol and RDF Query Language)查询语言[9]。自 W3C 组织提出RDF 标准查询语言 SPARQL 以来,许多基于 SPARQL 的查询方法层出不穷。排序是查询处理中的重要过程。根据给定的排序标准,提取 k 个最符合条件的查询结果,称为 top-k 查询[10]。top-k join 查询是 top-k 查询中的一种,这种查询涉及多个表或者多个数据集,且最终结果按照连接结果的聚合分数来排序。由于很多应用场景对结果的排序有着内在的要求,top-k 问题在提出之后立刻引起关注,并在搜索引擎、多媒体检索、关系数据库等诸多领域得到了广泛的研究和应用[11]。在实际查询中,ORDER BY和LIMIT短语能完成top-k结果的提取,然而在SPARQL代数表达式中,它们往往作为结果修改符,在查询的最后阶段单独完成。
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1.2研究现状
SPARQL top-k 查询优化是一个综合的研究领域。现存的方法主要集中在关系代数优化[12-15]和 top-k join 算法的优化[16-18]两方面。其中基于关系代数的优化方法主要体现在 SPARQL 查询语言或 SPARQL 代数的扩展,来满足各种需求的 top-k查询,例如添加排序感知操作符(rank-aware operator),它允许排序操作在第一步就执行。查询引擎 ARQ 2.8.9 介绍了一个基本的 top-k 查询优化方案,它对 SPARQL代数表达式应用一些运算符层次上的转换规则来优化查询,然而 ORDER BY 和LIMIT 操作仍然是在完全结果集上进行的,即在所有操作完成之后单独处理。文献[19-22]提出了高效排序感知操作符,在查询执行过程中,它们与其他操作符交替处理,用来快速评估关系数据库中的 top-k 查询。文献[23]介绍了 RANKSQL 系统,通过扩展关系代数,RANKSQL 提供了关系数据库上的有效 top-k 查询。f-SPARQL 系统[24]基于 Zadeh 模糊集理论,通过指定隶属度的方式扩展 SPARQL代数,展示了如何高效计算 top-k 结果。Siberski 等人[25]全面扩展了 SPARQL 代数,支持基于偏好的 SPARQL 代数表达。AnQL[26]是 SPARQL 查询语言和 SPARQL 代数的扩展,能够在具有注释信息的 RDF 图中解决各种各样的查询问题,包括 top-k查询。然而现实中使用的 RDF 图数据可以在众多 SPARQL 查询引擎上使用,并且是未加注释信息的,AnQL 的这一限制条件使得它不能被广泛应用。Stracci[27]介绍了一种基于关系数据库的 top-k 本体信息检索系统。查询处理过程中,查询被重写并转化为一组 SQL 语句的联合查询,在排序感知的关系数据库管理系统上执行,查询的结果被归并到 top-k 结果集中。
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第2章 基础理论与相关知识
 
2.1 RDF与SPARQL相关知识
资源描述框架(RDF)是 W3C 推荐的标准数据模型,用于语义网上的数据交换,促进网络资源的自动化处理。在 RDF 中,资源以陈述的形式表示[35-36]。每一个陈述由三部分组成,主语-谓语-宾语,陈述也称为三元组,一个三元组集合组成一个RDF 图。给定 IRIs(Internationalized Resource Identifiers)集合 I,空节点集合 B,字面量常量的集合 L,三者分别两两不相交。SPARQL 是为 RDF 开发的一种查询语言和数据获取协议,于 2008 年 1 月 15日正式成为一项 W3C 推荐标准,用于查询任何可以用 RDF 数据模型来表示的信息资源[42-43]。RDF 可以表示为一个有向标签图[44],因此 SPARQL 也被定义为图匹配查询语言。SPARQL 查询语句可以包含三元组模式、合取、吸取、和选择模式等。大部分的 SPARQL 语句中都包含一个类 RDF 三元组形式的元组模式集合,不同之处在于三元组中的某个属性可以以变量的形式来表现。在查询处理过程中,变量的具体值可以通过在 RDF 数据结构图中查找与查询语句中三元组集合所形成的查询图匹配的子图中获得。
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2.2 SPARQL代数
本节分析两种重要的 SPARQL 代数,一种是 SPARQL 关系代数((A Relational Algebra for SPARQL)),另一种是基于 SPARQL 规范提出的 SPARQL 代数(SPARQL Algebra)。SPARQL关系代数和标准SPARQL代数最大的区别是代数语义表达不同。在关系数据中,为了重用查询计划和优化查询执行,Cyganiak 于 2005 年提出了 SPARQL 关系代数[45]。通过使用 SPARQL 关系代数,一组 SPARQL 查询可以被转化为一系列 SQL 查询,但由于两种语言之间的语法差别,转化方法并不能被完全采用。例如 SPARQL 中 JOIN 操作符允许空值(null)存在,而 SQL 中不允许;SPARQL 的另一个特征就是添加了 OPTINAL 操作符。尽管如此,SPARQL 关系代数模型也是 SPARQL 代数描述的重要步骤,并成为 D2RQ 平台的基础。一个 RDF 图可以表示为具有三列的表,主语,谓语和宾语,每一行对应一个三元组。类似的,一个 SPARQL 查询结果也是一个 RDF 节点表,节点表代表了RDF 数据之间的关联。SPARQL 关系代数就是作用在 RDF 关系上的操作符集合。如选择(Selection),投影(Project),差(Difference),自然连接(Join)等。
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第 3 章 基于 SPARQL-RANK 的 top-k 查询优化........12
3.1 SPARQL-RANK 代数...........12
3.1.1 SPARQL-RANK 代数.....12
3.1.2 SPARQL-RANK 代数操作符........14
3.1.3 SPARQL-RANK 代数等值律........15
3.2 查询计划生成策略 ......16
3.3 本章小结......17
第 4 章 基于 SPARQL-RANK 的 top-k join 算法优化 .........18
4.1 top-k join 算法 ......18
4.1.1 HRJN 算法......19
4.1.2 RSEQ 算法 .....20
4.2 ERA-RJN 算法......22
4.3 ERA-RJN 算法实现......28
4.4 实验设计与结果分析...........31
4.5 本章小结......36
第 5 章 ERA-RJN 扫描深度估算...........38
5.1 概念定义及关系推导...........39
5.2 基于样本统计的关系验证分析...........40
5.3 估算模型验证......42
5.4 本章小结......44
 
第5章ERA-RJN扫描深度估算
 
不同于传统连接操作符,rank-join 操作符渐进地完成有序列表的连接排序工作。因此评估这类操作符的成本相当复杂,也依赖于多个参数,如元组扫描深度,可用缓存和数据访问类型等。语义数据规模的增长,使得基于海量数据的 rank-join操作符成本评估模型具有重大意义。扫描深度作为 rank-join 操作符成本模型中的一项重要评估指标,很大程度上决定了操作符的计算开销。在完成 top-k 计算时,rank-join 操作符并不需要扫描全部的输入元组,实际的扫描深度取决于数据集规模,操作符本身,k 的取值和计算 top-k 结果需要的有效连接映射的数目。随着数据集规模的增大,k 值的增加,查询过程需要扫描元组的数量和探索有效连接映射的数量会明显增大。如果能发掘数据集规模,k 值等参数对元组扫描深度的影响,那么海量数据规模下的元组扫描深度可以通过估算模型计算得出,这对于估算不同 rank-join 操作符的计算成本有很大帮助。本节提出了一个基于样本统计的估算模型来评估 ERA-RJN 操作符的扫描深度。估算模型的主要思想是:给定 top-k 选择率和 top-k 有效连接度的概念,推导k 值,数据集规模和元组扫描深度三者之间的关系。本文在大量的数据集中,进行不同的 top-k 查询,统计 ERA-RJN 操作符所需要扫描元组的深度,分析元组扫描深度与 k 的关系,并验证其关系的正确性。根据验证得到的关系函数,推导 k 值与元组扫描深度的平方之间的等率关系,数据集元组数量与元组扫描深度的平方之间的等率关系。设计实验,针对 ERA-RJN 操作符,在不同 k 值和不同规模数据集下,进行 top-k 查询,对比真实的元组扫描深度和估算的元组扫描深度,计算误差率,验证该估算模型的有效性。
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总结
 
本文首先介绍了 top-k join 查询的研究背景和研究意义,然后讨论了当前国内外对 SPARQL top-k 查询做出的研究贡献。详细介绍了基于 SPARQL-RANK 代数top-k 查询优化方案。分析了在 RDF 原生存储模式下,rank-join 操作符处理的算法类型。本文对比了当前常用 top-k join 算法 HRJN 及其改进算法 RSEQ,指出了两种算法的不足。本文利用 RDF 原生存储模式下数据随机访问的可用性优势提出一系列优化策略,实现了新的 rank-join 操作符算法 ERA-RJN。基于 ARQ-RANK 平台完成了 ERA-RJN 操作符的物理实现,并设计实验,在多方面对比 HRJN,RSEQ和 ERA-RJN 三种算法的执行效率,实验验证了 ERA-RJN 算法的高效性。同时本文以评估海量数据规模下 rank-join 操作符成本为前提,针对 ERA-RJN 操作符,设计了一个基于样本统计的元组扫描深度估算模型。分析实验结果,计算误差率,得出在允许误差范围内该估算模型有效的结论。本文主要做了以下几个方面的工作:
(1) 以 SPARQL-RANK 代数优化方案为基础,基于 RDF 原生存储模式下随机访问的可用性优势,提出了 ERA-RJN 算法,并描述了其优化思想和算法实现。
(2) 在 ARQ-RANK 平台,实现 ERA-RJN 操作符。并设计实验,实验结果验证了在 RDF 原生存储模式下,ERA-RJN 算法处理 SPARQL top-k join 查询的高效性。
(3) 以评估海量数据规模下 ERA-RJN 操作符成本为前提,设计了一个元组扫描深度估算模型。通过实验分析,计算误差率,验证该估算模型的有效性。
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参考文献(略)

 

硕士工程论文范文精选篇十

 
1 绪论
 
1.1 引言
随着社会的进步以及科学技术的高速发展,人们以飞快的步伐进入了全新的信息时代,图像与人们的生活、生产息息相关,已应用到通讯、生物医学、遥感、电子商务、军事公安、宇宙探测、工农业生产等各个领域[1]。人们可以通过各种感官器官从自然界界获取多种信息,往往人们通过视觉所获取到的信息远远大于嗅觉、听觉和触觉,是因为图像能将信息更加直观、形象的传递给人类心灵的窗户——“眼睛”,给人们留下深刻的印象,使人们获得丰富的内容[2]。现实生活中,由于受到成像设备以及环境因素的干扰,获取到的图像信息大部分不清晰,主要是因为图像在拍摄、存储、传输、压缩等过程中不可避免的被添加了很多不必要的噪声,导致大部分的图像模糊,质量下降,视觉效果不乐观,甚至严重威胁到人们对图片的正确判断与使用,给研究者们带来很多麻烦[3]。为了方便人们的后续处理与与应用,图像去噪已成为当下研究最多的话题,这就要求我们在去除噪声时不仅要尽可能多的除去噪声还要保留图像的重要细节信息[4]。
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1.2 图像去噪的研究现状
上世纪60年代,随着科学技术的发展以及VLSI技术的不断更新,数字图像处理技术也以飞快的速度不断发展,渐渐开辟了一个新兴技术领域,在理论研究和现实生活中取得了很大成就[5]。人类往往通过视觉来感知外界事物,为了改善图像的质量,去除图像像的噪声,人们通过分析图像的特点,提出了一系列有效的图像去噪方法[6]。常用的两种图像去噪方法为空域滤波和频域滤波。空域滤波指的是图像本身,它直接作用于图像的像素,是将领域内的图像像素值同对应的与领域有相同维数的子图相值相作用[7],主要包括均值滤波法、中值滤波法、多图像平均法、自适应滤波法等方法[8]。文献[9]针对传统的均值滤波在去除噪声会使得图像的重要细节信息严重受损而导致图像模糊这一问题,提出了一种新的均值滤波算法;文献[10]在中值滤波原理的基础上根据随机噪声本身的特点以及模糊数学理论提出了一种新的算法;文献[11]提出了一种多幅图像平均法去噪方法,该方法通过对同一场景进行多次拍摄,把拍摄获取的多张图像相加并取其平均值来去除噪声,实验结果表明这种算法能有效地去除噪声,提高了降噪效果。文献[12]提出一种基于递推最小二乘自适应滤波算法,使用该算法处理被严重模糊和加噪的图像,也能达到很好的效果。频域滤波是把图像利用傅立叶变换,小波等数学方法,转化为频域进行处理,再恢复出图像。主要包括基于傅里叶变换去噪法、基于小波变换去噪法等方法。
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2 图像去噪的理论基础
 
2.1 图像噪声的概念与分类
图像在摄取时会受到成像设备以及成像传感器的影响,在传输的过程中会受到通道传输误差的影响,这些影响因素会导致产生一些离散、孤立、随机的像素点,妨碍人们对原始信息的接收,我们称这些像素点为图像噪声[25]。图像噪声在视觉上与它们周围的的像素点有明显的差异,很多时候我们会把这些噪声近似的看作是多维随机过程,因而我们在描述噪声时可以借用描述随机过程的方法来描述[26]。由于产生图像噪声的原因是不确定的,它会在图像摄取或者传输的任一过程中产生,所以图像的噪声是多种多样的,其性质也千差万别[27]。我们要想很好的去除噪声,保留留细节信息,了解清楚噪声的分类是非常必要的。而噪声的分类标准多种多样,根据不同的分类标准,可将噪声分为不同的种类[28]。根据噪声产生的不同原因可将噪声分为两种:一种是外部噪声,另一种是内部噪声。外部噪声往往是由一些外部因素导致的,包括电气设备、电磁波、天梯放电等;内部噪声主要是由一些内部因素造成的,这些因素包括器材材料本身、光和电的基本性质等[30]。依据统计理论观点可将图像噪声分为两种:一种是平稳噪声,另一种是非平稳噪声。噪声的统计特性不会随着时间变化而变化的是平稳噪声,反之则为非平稳噪声。根据影响图像质量的噪声源可将噪声分为两种:一种是电子噪声,另一种是光电子噪声。电子噪声是由于电子随机热运动而产生的,光电子噪声是由光统计本质等因素引起的。
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2.2 图像去噪质量的评价方法
当一幅图像受到噪声的干扰时,不同的人会选择不同的方法来去噪,去噪后所得到的图像清晰程度也是不同的,有的图像边缘模糊,有的则细节信息不清晰,那么如何判断到底是哪种算法的去噪效果更佳、更有效,这就需要我们了解评价图像去噪的标准[31]。评价去噪后图像质量的方法主要分为两种:一种是主观评价,另一种是客观评价。主观评价通常有两种方法,一种方法为定性法。我们一般选取10个人左右用肉眼观察同一幅图片,然后让他们根据之前商定的准则,如去噪后与原图相比是否质量很差、是否影响观看、图像的清晰程度等进行打分,然后求出所有人打分的总和,算出其平均值,或者去掉这些分数里的最高分和最低分,再求取平均值,最后将这些分数与评分准则对比,进行最终的评定[32]。但是这种方法存在很多不确定因素,比如评分者的年龄问题、识别图像地能力、对图像地敏感度强弱问题都会对评定结果有影响。另一种方法是综合模糊评价,通过该方法可以尽可能地减少人为等非客观因素带来的干扰,几乎接近定量的对图像质量进行评价,但是并不能完全避免这种不确定性,模糊评价算法中的参数通常是根据专家的经验来确定的[33]。表2.1为主观评定标准。
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3 基于小波变换的图像去噪算法
3.1 小波变换概述 ...........18
3.1.1 小波变换的基本概念.....18
3.1.2 多分辨率分析理论以及 Mallat 算法 ....20
3.2 小波图像去噪的数学模型及其流程..........21
3.2.1 小波图像去噪的数学模型 .....21
3.2.2 小波图像去噪的流程.....21
3.3 常见的小波去噪方法 ........22
3.4 三种小波图像去噪算法的比较......... 29
3.5 本章小结 .......... 30
4 改进的基于小波系数和 SVM 的图像去噪算法
4.1 支持向量机原理 ....... 31
4.1.1 统计学习的基本理论 .... 31
4.1.2 支持向量机分类 .... 34
4.1.3 支持向量机的特点 ........ 38
4.2 改进的小波系数和 SVM 在图像去噪上的具体实现 ........... 39
4.3 实验仿真及分析 ....... 44
4.4 小结.......... 50
5 总结与展望
5.1 总结.......... 51
5.2 展望.......... 52
 
4 改进的基于小波系数和 SVM 的图像去噪算法
 
4.1 支持向量机原理
传统统计学所提出的理论主要用来解决数目足够多的样本,即大样本问题。但在实际生活中,所遇到的问题并不都是大样本问题,还有很多小样本。90年代中期形成的统计学习理论为研究小样本问题提供了一个相对较好的理论框架,它在解决高维数问题、小样本问题以及非线性等问题时有很好的效果[64]。其中,应用最为广泛的支持向量机,,就是由这套理论引出来的,它的使用给机器学习的理论界带来了很大的贡献。统计学习理论基础为:当用于训练的样本数目非常多时,经验风险最优值将会向实际风险最优值逼近。在传统统计学习理论中,VC 维占据着举足轻重的地位。它的直观定义为:假若一个指示函数集里的函数能够把h个样本尽可能的分成2h种形式,则称这h个样本能够被该函数集打散,h为函数集的VC 维[65]。对于任意数目的样本,如果存在在一个函数集能够将其打散,那么函数集的VC 维是无穷大。通常情况下,VC 维越小说明学习机器越简单,反之亦然。然而,截止到目前为止,人们只知道部分特殊的函数集VC 维,仍不清楚统一的计算任意函数集VC 维的理论。比如线性实函数在n维实数空间中,但对于一些相对比较复杂的学习机器,VC 维不仅受到学习算法等因素的制约还与函数集有很大的关系,确定起来相当的困难。但是,我们在应用统计学习理论时,一般会选择忽略求VC 维的问题。
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总结
 
本文是作者读研期间以来学习与研究的成果。重点研究了以下内容:
1、介绍了图像去噪、小波图像去噪的研究现状以及支持向量机的发展现状。
2、简单介绍了图像去噪的分类以及如何评价图像去噪效果,研究了常用的几种图像去噪方法,并通过仿真实验,比较归纳了几种去噪方法的优缺点,分析总结出如何有针对性的采取合适的算法进行图像去噪。
3、研究了基本小波变换的相关概念、讨论了多分辨率分析理论以及Mallat算法,又从数学角度分析了小波去噪并对小波去噪的基本流程进行了描述。介绍了三种常见的小波变换的图像去噪方法,重点研究了小波阈值去噪,详细介绍了阈值函数的选取以及阈值估计,最后对几种常见的去噪算法进行了对比,并分析概括出这几种去噪算法的优缺点。
4、图像去噪的处理过程实际上就是将噪声和图像分开,我们可以把它看成一个典型的分类过程。本文结合小波系数的特性以及支持向量机在处理分类问题时的优势,提出了一种基于小波系数和 SVM 的图像去噪方法,尤其是在特征向量的选取方面,本文通过一种系数连通的算法将噪声和原始图像的小波系数的特性加强,选取噪声系数和原始图像系数作为特征向量训练机的输入,把相应的系数权值作为训练机的输出。并对该算法进行仿真,从实验结果可以看出该算法在去噪效果上更具优越性。
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参考文献(略)

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