卡尔曼滤波语音增强算法的CUDA实现

提出一种卡尔曼滤波语音增强算法的统一计算设备架构并行实现方案。该方案通过离散余弦变换把含噪语音分解为不相关的DCT系数,使原来的时域串行处理转化为统一计算设备架构并行处理,只需较少的线性预测阶数,节省运算时间。实验结果表明:与时域卡尔曼滤波比较,该方法有更高的输出分段信噪比,其统一计算设备架构加速方案可有效缩短语音增强运算的时间。     

一种基于内分泌超短反馈机制的智能控制器

基于激素分泌调节的超短反馈机制,设计了一种智能超短反馈控制器(NUC),并给出了其具体控制算法.该NUC包括传统控制单元、超短反馈单元、信号运算单元和信号输出单元等.NUC的控制输出信号,首先经超短反馈单元传输至信号运算单元,然后信号运算单元按照激素调节分泌规律进行处理.最后,信号运算单元处理后的信号与传统控制单元的输出信号,经信号输出单元进行合并运算和输出,从而构成一种非线性控制算法.仿真结果表明,相对传统PID控制,NUC具有较好的稳定性、鲁棒性和抗干扰能力.     

基于SATA接口的并行CRC32算法研究

在CRC校验基本原理及传统串行运算的基础上,介绍了一种快速并行CRC32算法,该算法运算简单、易于硬件实现。与SATA协议结合,设计了基于SATA接口的CRC32数据校验处理模块,该模块处理速度快、输出延时小,能够达到SATA接口实时处理的要求。最后,通过Quartus II开发平台及VHDL硬件描述语言,对SATA协议中帧结构传出的数据进行了仿真,验证了此算法的正确性及优越性。     

基于混沌和比特级置乱的并行图像加密算法

文章提出一种基于混沌和比特级置乱的并行图像加密算法--CBLP算法。该算法主要包含3种基本运算：像素位置置换、比特旋转（BR）以及像素值异或（XOR）运算,其中位置置换用于置乱像素位置,BR和XOR运算用于扩散图像的像素值。另外,为充分利用当前异构处理平台的计算资源以大幅提升算法的执行效率,文章在NIVIDIA GeForce GTX 580 GPU上使用OpenCL技术并行实现了该算法。实验结果和数值分析表明,CBLP算法具有较高的加密效率和良好的安全性,可以有效地应用于实际加密当中,具有较高的应用价值。     

一种运算簇间互连通信单元的设计

在高性能并行处理器设计中,权衡通信效率与硬件设计开销是一个关键的问题。基于此,在基于簇状处理单元的线性阵列处理器架构前提下,提出一种基于多运算簇处理器结构的运算簇间互连通信设计方案,包括通信单元结构和典型数字信号处理数据传输的应用案例分析。实验结果表明,与传统线性阵列处理器结构相比,该方案可使互连通信单元的相应性能提升30%以上。     

基于有限自动机的二值图像的开运算

以图像与图像平移的并集作为状态集,以探针与探针拷贝的并集作为输入字母表,用向量加减法构造状态转换映射和输出映射,给出了实现数学形态学基本运算开运算的有限自动机。与通用计算机对图像的串行处理相比,开运算自动机采取了并行结构。开运算自动机将运算的时间复杂度降低到了探针像素个数减1。     

SPR光谱信号的无基线质心法

为提高角度调制型表面等离子体共振(SPR)传感器的信噪比、分辨率等指标,并减少运算量,在分析固定基线质心法、基于幅值的动态基线质心法的基础上,提出一种确定SPR共振角的无基线质心法。运用SpreetaTM传感器和自行研制的SPR检测仪器,开展多种质量浓度的氯化钠和蔗糖溶液实验,获得SPR光谱数据,并分别采用上述三种质心法进行SPR共振像素计算,得到SPR监控曲线;分析比较三种质心法的运算速度、光源波动敏感度、信噪比和分辨率等指标。结果表明无基线质心法具有运算速度快、不受光源波动影响、信噪比高、分辨率高等特点,能有效提高SPR传感器和检测系统的性能。     

基于评估和分工合作并行蚁群机器人路径规划

针对复杂环境中移动机器人的导航中存在的问题,提出了一种适用于机器人路径规划的并行蚁群分工合作算法。该方法由控制中心和独立的运算单元组成,每个运算单元中使用分工合作的蚁群进行计算从而从局部和全局两个方面优化蚁群的路径搜索,并将计算发送给处于控制中心的计算机,控制中心则负责处理每个运算单元发送的阶段性的路径搜索结果并利用评估机制对每个计算机得出的结果做最后的决策。从仿真结果可以看出该算法是有效且可行的。     

用于高速CMOS图像传感器的电容复用型循环ADC

设计了一种用于高速CMOS图像传感器的列并行标志冗余位(RSD)循环式模/数转换器(ADC)。该ADC在每次循环中采样和量化输入信号同步进行,速度比传统的循环式ADC提高了1倍。利用电容复用技术,对于像素输出信号的相关双采样(CDS)操作和精确乘2运算,将仅使用1个运放和4组电容来实现,减小了芯片面积。通过0.18μm标准CMOS工艺完成了ADC电路设计和仿真。SPICE仿真结果表明,在4 MS/s的采样速度和1.8 V电源电压下,ADC的SNDR达到55.61 dB,有效位数为8.94 bit,功耗为1.34 mW,满足10 bit精度高速CMOS图像传感器系统的应用要求。     

基于FPGA自主控制浮点加减乘除控制器设计

为实现一种多浮点操作数乘法运算的自主运算控制器,提出了一种基于FPGA并行操作的硬连接电路的多浮点数乘法运算控制器及其时序控制的方法,该控制器对一条多浮点操作数乘法运算指令的命令字和多浮点操作数连续写入并存储,在内部时序脉冲作用下,可以自主完成读出浮点操作数执行乘法运算,写入存储多浮点操作数过程与执行乘法运算命令的过程能够并行进行;在控制器执行乘法运算命令过程中,系统可以读出执行命令过程中的中间结果和最终运算结果;论述了该控制器的电路构成和基本原理,分析命令字与多操作数在内部时序脉冲作用下的执行过程,应用Verilog HDL语言实现相关硬件的构建和连接;设计完成后通过仿真测试可知,该控制器运行的最高频率为250MHz,从输入到输出端口最小延时是3.185ns,最大延时是15.336ns,且能够自主完成浮点数乘法运算。     

用于高精度图像传感器的锁相环

为了提高图像传感器的探测精度,给像素中的传输管提供高精度时钟信号,设计了一款可编程式电荷泵锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)模块。该模块使用分频器以输出可调控频率的时钟,增加了复用性;在电荷泵中加入单位增益放大器以消除毛刺,增大了锁相环精度;同时给出了针对整个模块的相位噪声分析。仿真结果表明,当输出200 MHz时钟时,信号的时钟抖动为28 ps,电路工作在1.5 V电压下的功耗<2 mW。该模块已用于一款高精度图像传感器中,在0.11μm CMOS工艺下进行了流片,测试结果表明其可以实现50 MHz到200 MHz的高精度时钟输出,满足了芯片对于时钟的需求。     

A VLSI architecture for real-time edge linking

A real-time algorithm and its VLSI implementation for edge linking is presented. The linking process is based on the break points' directions and the weak level points. The proposed VLSI architecture is capable of outputting one pixel of the linked edge map per clock cycle with a latency of 11n+12 clock cycles, where n is the number of pixel columns in the image     

几何距优化质心结合隶属度约束RFCM的脑MRI图像分割算法

针对现有图像分割算法聚类复杂以及分割精度不够高的问题,提出了基于几何距优化质心和粗糙模糊C-均值（RFCM）相结合的医学图像聚类分割算法。首先建立软集表示的像素集,并计算每个像素与质心之间的距离,然后基于像素和质心之间的最小距离,将像素分组到聚类中。为了将软集应用到粗糙模糊C-均值中,定义了一个模糊软集,进一步将输入图像转换为二值图像,通过计算连通区域的几何距选择适当的质心。最后利用这些新的质心计算更新像素的隶属度值,从而完成模糊聚类划分。在Allen Brain Atlas等三个医学数据库上评估了所提出混合算法的性能,获得的Jaccards系数和分割精度（SA）都优于几种对比算法。实验证明,提出的聚类分割算法具有良好的性能。     

3D透视校正纹理映射矩阵电路设计及实现

3D图形硬件加速中,纹理映射属于像素处理阶段,透视校正中的纹理地址计算的特点是计算量大,且有实时性要求。本文设计了一个流水线脉动阵列结构来提高数据吞吐量。阵列的处理器单元(PE)为基于IEEE754单精度的32位浮点乘累加器,同时计算纹理坐标的除法电路也为单精度。     

结合层次结构和直方图平移的无损数据隐藏

针对现有基于差值直方图方法利用原始图像结构关系上的不足,提出了一种基于层次结构和差值直方图平移的无损数据隐藏方法RDH-HSDHS。RDH-HSDHS利用原始图像数据块中像素的差值形成直方图,充分利用图像中相邻像素间的相关性嵌入数据,为了进一步利用数据块中的参考像素进行数据嵌入,将参考像素组成新的图像进行下一层水印嵌入,直到当前层的嵌入容量小于解码所需的附加信息的长度或隐秘图像质量小于给定阈值。实验仿真结果表明,RDH-HSDHS能较好利用原始图像的全局和局部特性,在嵌入容量和隐秘图像质量之间达到较好的折中,在隐秘图像质量超过30 dB的同时,嵌入容量大于0.75 bit/pixel。另外,与相似方法的性能比较证明了提出方法的优势。该方法能有效应用于高质量需求的图像载体中进行信息隐藏。     

Reversible watermarking based on multiple prediction modes and adaptive watermark embedding

A new reversible watermark scheme based on multiple prediction modes and adaptive watermark embedding is presented. Six prediction modes fully exploiting strong correlation between any pixel and its surrounding pixels, are designed in this paper. Under any prediction mode, each to-be-predicted pixel must be surrounded by several pixels (they constitute a local neighborhood, and any modification to this neighborhood is not allowed in the embedding process). This neighborhood has three main applications. The first one is that when it is exploited to interpolate some to-be-predicted pixel, the noticeable improvement in prediction accuracy is obtained. The second one is that its variance is employed to determine which classification (i.e., smooth or complex set) its surrounded pixel belongs to. For any to-be-predicted pixel, the number of embedded bits is adaptively determined according to this pixel’s belonging. The last one is that we can accurately evaluate the classification of watermarked pixels by analyzing the local complexity of their corresponding neighborhoods on the decoding side. Therefore, the payload can be largely increased as each to-be-predicted pixel in the smooth set can possibly carry more than 1 bit. Meanwhile, the embedding distortion is greatly controlled by embedding more bits into pixels belonging to smooth set and fewer bits into the others in complex set. Experimental results reveal the proposed method is effective.     

气象图像放大补偿技术研究

气象图像都是卫星远程采集的,图像放大后,气象图像像素个数不变,造成像素变形,变形后的像素很容易被破坏,导致放大后的气象图像清晰度不高,为此,提出一种基于滤波插值的放大图像处理算法;通过滤波计算,过滤放大后图像多余的噪声,然后对变形像素进行插值计算,补偿由于显示区域变大导致的像素变形,完整像素数量不足的缺陷,克服由于放大造成的图像清晰度下降的弊端;实验结果表明,该方法能够大幅提高气象图像放大后的清晰度,具有很强的实用性和推广价值。     

A Comparison of Pixel Complexity in Composition Techniques for Sort-Last Rendering

Sort-last rendering is a method of parallelizing compute-intensive computer graphics; specifically, the primitives that describe a scene are first allocated to a set of renderers, and the rendered images are then composited to give the final image. This paper surveys six such techniques and compares their performance with active pixels, i.e., pixels that are covered by at least one primitive. Active pixels offer a uniform way of accounting for the time, space, and bandwidth costs in sort-last rendering. The comparison highlights the strengths of each technique. For example, tree composition has minimum work, binary-swap (hypercube) has minimum composition latency, direct pixel forwarding (mesh) has minimum bandwidth latency, and snooping (bus) has minimum bandwidth volume; binary-swap's bandwidth and composition latencies decrease, whereas the bandwidth volumes for direct pixel forwarding and snooping are constant, when the number of renderers increase; etc.     

一种实用的多运动目标标记与计数新方法

针对多运动目标的识别与计数.首先提出了一种改进的像素标记法,即对二值图像进行逐点扫描,将同一目标的像素赋于相同的标号,形成相应的标签图像,并初步统计出运动目标的数量;通过标记后,进一步按照运动目标的标号,提取每一个运动目标的面积、高宽比、质心特征量,并通过阈值判定,将特征量不在阈值范围内的伪目标清除,最终实现真实运动目标数量统计.实验证明该方法稳定性强、准确率较高,针对轮廓复杂的目标也有良好的效果.     

改进协同表示的高光谱图像异常检测算法

针对协同表示的高光谱图像异常检测算法中双窗口中心为异常像元同时背景字典存在同种异常像元的情况,中心像元的输出较小难以与背景区分的问题,提出一种改进协同表示的高光谱图像异常检测算法。为了减小背景字典中异常像元的权重,使用背景字典原子与均值的距离调整原子的权重,从而增大上述情况下中心像元的输出。实验结果表明,提出的算法在不同双窗口下都取得了较好的检测效果,验证了算法的有效性。