面向资源有限系统的中值型滤波算法及应用研究

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数字滤波是以信息处理为中心的电子系统的一项重要技术。资源有限系统的计算、存储等能力有限,面向资源有限系统的信号处理方法必须在满足性能的前提下,具备简单、高效的特点。中值滤波原理简单,有较好的综合性能,为提高性能的各种相关的中值型滤波算法相继提出,其应用研究主要集中在图像处理领域,针对资源有限系统的非图像信号处理研究工作极少。研究改进中值型滤波算法,使其普适于资源有限系统的在线信号处理具有重要的理论与实际意义。根据资源有限系统的信号滤波技术要求,本文根据已有的中值型滤波算法,参考相关滤波算法结构,从时域与频域研究简单有效的信号滤波算法。为简化计算,参考混合滤波器的结构本文采用窗口分解组合策略,提出了一种两级滤波、过程相对简单且具有较好的白噪声、脉动噪声抑制能力及边缘保持能力的滤波方法,对该方法的滤波性能及其递归结构下的频域特性进行了仿真分析。针对以加权处理改进选频特性,本文分析了窗口宽度较大时选频中值滤波方法的问题,提出应用粒子群优化算法获取选频系数,采用两级分窗口加权处理的算法能在较低的运算量下获得一定的选频特性。本文对以上两种算法的性能进行了仿真分析,并估计了算法的复杂度。无线传感器网络是一种典型的资源有限网络系统。本文以无线传感器网络为应用背景,对中值型滤波的应用进行了研究。针对无线传感器网络信息处理的要求,结合本文提出的窗口分解组合中值滤波算法,研究容错性加权处理策略,提出了一种针对同构型无线传感器网络的具有容错性的中值型数据汇聚方法。该汇聚方法利用网络本身具有的冗余性,避免节点错误监测数据的影响,在具有较好的容错性与汇聚精度的同时保持低能耗特点,满足无线传感器网络的应用要求。本文面向资源有限系统应用所提出的两种中值型滤波改进方法都具有普适性,通过拓展应用范围,使中值型滤波方法能适用于无线传感器网络的数据汇聚。本文的研究是对资源有限系统信息处理技术的有益探索,所提出的方法均有良好的实用性。
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