小波去噪方法研究及其在溴酸盐浓度检测信号处理中的应用

摘要

饮用水中的溴酸盐在国际上被定为2B级潜在致癌物，而且我国的《生活饮用水卫生标准》规定饮用水中溴酸盐含量不得高于10μg/L。因此就迫切需要提高饮用水中溴酸盐浓度的检测技术。本文深入研究了小波分析去噪方法及其在溴酸盐浓度检测信号处理中的应用。本论文的主要内容包括以下几点：
　　第一，分析了小波变换的特点，阐述了多分辨分析和二尺度方程的基本理论，而且深入探索了Mallat算法。研究了小波阈值去噪的原理，介绍了去噪性能的评价标准。
　　第二，针对小波变换的两个难点问题，即如何选择小波基和如何确定小波分解层数，进行了深入的研究。还针对在工程应用中最常用的软硬阈值函数去噪算法的缺点，构造了一种新的阈值函数。该改进函数不仅能有效地克服了硬阈值函数引起信号振荡的缺点，而且它解决了软阈值函数使信号有用特征模糊的问题。同时借助MATLAB工具对改进的小波阈值去噪算法进行设计和仿真。
　　第三，研究了提升小波变换的基本原理，探索了基于提升小波变换的去噪方法。针对阈值选取困难问题，结合了最小均方LMS算法和小波阈值去噪算法，给出了一种自适应调整阈值参数的小波阈值去噪方法。这种改进的去噪方法能根据输入信号噪声的变化来自适应地调整阈值参数，从而更好去噪和提取有用信号的特征。
　　第四，借助Xilinx公司的System Generator平台，本文研究了小波变换及去噪的系统整体架构设计方法。重点设计并实现了小波分解模块、阈值处理模块、小波重构模块及控制模块。然后将设计好的系统生成HDL语言，成功移植到硬件平台上。

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第一章 绪论

§1.1课题研究背景与意义

§1.2课题相关技术发展状况

§1.3 课题的研究内容与创新点

§1.4 论文结构安排

第二章 小波分析的基本理论

§2.1 连续小波变换与离散小波变换

§2.2多分辨分析及二尺度方程

§2.3 Mallat算法

§2.4 小结

第三章 基于小波分析的阈值去噪方法

§3.1小波阈值去噪的原理及去噪性能的评价标准

§3.2 小波基函数的选取

§3.3分解层数的选取

§3.4阈值的选取

§3.5 改进的阈值处理函数

§3.6 小结

第四章 基于提升小波变换的信号去噪方法

§4.1提升小波变换的基本原理

§4.2 小波分解与重构的多相位表示

§4.3 提升小波变换

§4.4基于自适应阈值的提升小波阈值去噪

§4.5 小结

第五章 基于System Generator的小波去噪系统设计

§5.1 System Generator基础

§5.2 系统整体架构设计

§5.3 各子模块设计

§5.4小波去噪系统仿真分析及生成HDL代码

§5.5 小结

第六章 总结与展望

§6.1 总结

§6.2 展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果