基于B-样条插值的图像边缘检测

为了能高质量地进行图像边缘检测,提出了一种新的基于B-样条插值的边缘检测方法.该方法为了保证图像边缘检测后的质量,采用3次B-样条对图像的像素点灰度值进行插值运算,提出了基于B-样条插值的一阶和二阶微分算子,并引入数字滤波技术加以实现.利用B-样条可分离的特性,实现了2维空间的基于B-样条插值的连续图像的重构函数,在此基础上提出了用于边缘检测的基于3次B-样条的一阶梯度模板和二阶微分模板.该方法非常适合于采用硬件的并行化实现,极大地提高了图像处理速度和边缘检测质量.     

基于B-样条的Laplace积分算法研究

给出了 Laplace积分的 B-样条数值算法。采用三次样条函数的 B-样条矩阵表示 ,求其反问题 ,拟合 Laplace积分的象原函数。运用重节点技术描述象原函数的间断点 ,尖点和高阶不光滑点 ,再运用差商 ,de Boor递推算法 ,巧妙地导出了非均匀网格分划下 Laplace积分的象函数表达式 ,在准均匀网格分划下给出了一系列实用解析计算公式 ,大量算例具有良好的效果。计算机试验结果表明计算速度比用 Simpson方法要快得多 ,比传统方法——Berger方法要简单得多 ,克服了 Gauss-Laguerre积分 ,Gauss-Legendre积分函数零点 ,系数等难以确定的困难。解决了象原函数为超越函数的 Laplace积分象函数的计算问题。     

基于三次样条插值的时滞GDM(1,2)模型构建及应用

针对具有时滞特征的输入输出系统,建立了灰色时滞GDM(1,2)模型。并结合三次样条插值和粒子群优化算法,求解出模型的3个参数[a,b,τ]。相对于先利用灰关联分析确定出时滞参数τ再求解灰预测模型的方法,把时滞参数τ融入模型中求解,避免了参数求解过程中的误差传递;并且还消除了时滞参数τ必须为整数的限制,使模型更加贴合现实中滞后期数不一定为整数的实际情况。最后将模型应用于公路旅客周转量的预测问题,实例表明该模型在具有时滞特征的输入输出系统预测中具有较高的精度。     

约束Viterbi算法及其在编码的图像传输中的应用

Viterbi算法的解码计算的复杂度会随指数增长,在信道状况比较差的条件下解码效果不理想。为了克服这些缺陷,需要尽可能利用已知的信息约束条件和先验知识进行解码,以提高解码效果。本文通过直接加入约束比特的方法将约束维特比方法应用于普通卷积码。与一般的维特比算法相比,在信道状况较差的情况下,该方法通过调整参数可将图像峰值信噪比提高2—10dB左右。实验表明,对于用分层树的集划分算法编码的图像,该方法是一种有效的传输差错控制手段。     

全并行结构FFT的FPGA实现

提出了一种基于FPGA实现的全并行结构FFT设计方法,采用X IL INX公司最新器件V irtex II P ro,用硬件描述语言VHDL和图形输入相结合的方法,在ISE 6.1中完成设计的输入、综合、编译及布局布线,并用M od-e lS im和M atlab对设计作了联合仿真。结果表明,通过利用FPGA器件中大量的乘法器、逻辑单元及存储器等硬件资源,采用全并行加流水结构,可在一个时钟节拍内完成32点FFT运算的功能,设计最高运算速度可达11ns,可实现对高速A/D采样数据的实时处理。     

基于FPGA的并行遗传算法硬件实现的研究

遗传算法具有天然的并行性。FPGA(Field programmable gate arrays)本质上的并行特性使其很适合用于实现并行的遗传算法。结合两者的并行特性,本文提出了一种基于FPGA的并行遗传算法。选用了适合硬件实现的选择、交叉、变异算子,并将它们设计成流水线结构。整个设计采用了XILINX公司的XC2V1000型号FPGA芯片。算法利用VHDL语言来描述。实现后的测试表明,这种硬件遗传算法有效减少了运行时间,使其在一些实时性要求较高的场合得到很好应用。     

飞机座舱综合图形显示系统设计的一种新方法

针对飞机座舱图形显示的特点,本文提出了一种高速帧存结构和可重构协处理器的设计方法。该高速帧存结构具有自动消隐和背景颜色可编程的功能,所设计的基于FPGA技术的可重构协处理器能在系统动态改变其所实现的算法。这些方法大大减少了处理器的工作量,提高图形生成和显示速度,解决了在图形显示中的速度瓶颈。文中具体介绍了该系统组成结构和设计方法。     

用FPGA实现abc坐标系的三维空间矢量调制算法

研究了一种应用于三相四桥臂逆变器的基于abc坐标系的新的空间矢量调制算法,避免了传统的αβ0坐标变换,使开关矢量的选取和占空比的计算更简单,显著降低了调制算法的复杂性。同时详细说明了基于abc坐标系的空间矢量脉宽调制算法的原理,并研究了用FPGA来实现该空间矢量调制算法的方法。由于FPGA不需要顺序执行指令,可以多个进程并发执行,响应速度快,可明显提高系统性能。仿真和实验结果证明了该空间矢量调制算法的正确性和利用FPGA实现该算法的可行性。     

NOVEL HIGH-SPEED FPGA-BASED FFT PROCESSOR

A novel architecture for computing the fast Fourier transform ( FFT ) on programmable devices is presented.To improve the system operation speed , a hybrid parallel FFT algorithm is used.Results indicate that the use of an 8×8parallel structure for realizing the 64-point FFT leads to a 8times higher processing speed compared with its counterparts employing other series of techniques.     

数字存储示波器数据处理系统设计

基于传统单处理器系统有限的数据处理能力正逐渐成为示波器整机的瓶颈,作者设计了一种基于可编程系统芯片(System on programm ablech ip,SOPC)结构,用于1 GHz采样速率数字存储示波器(Digital storageos-cilloscope,DSO)的数据处理系统。系统中,根据模数转换器特征为其设计了具有数据缓存功能的接口单元;以A ltera Nios II/f软核为基础完成了专用微处理器的设计;针对DSO数据处理特征构建了4个并行处理电路;同时,系统还实现了液晶显示屏(LCD)的硬件驱动。SOPC结构的引入,使得该系统在具备强大数据处理能力的同时,具有低功耗和高集成度的特点。     

仿生物态模拟型硬件理论与关键技术研究

阐述了模拟型仿生硬件的概念、基本思想与技术瓶颈,分析了基于FPTA(Field programmable transistor array)的模拟型仿生硬件的结构与电子细胞电路工作原理。给出了模拟型仿生硬件的电路编码方案、个体电路测试评估方法和进化实现过程。提出了基于单染色体自适应变异进化机制的模拟型仿生硬件进化算法。以信号放大器、半波整流器、异或门数字电路作为典型应用实例,来验证模拟型仿生硬件的进化特性,并讨论了进化算法的参数选取、染色体适应度评估问题。仿真结果表明：所提出硬件进化算法的进化速度快、成功率高,所设计的FPTA细胞阵列可以实现模拟信号放大、信号处理和数字电路逻辑功能。     

声矢量传感器阵中基于Kalman滤波和OPASTd的DOA跟踪算法

研究了声矢量传感器阵动目标角度跟踪问题,并提出了声矢量传感器阵中一种基于Kalman滤波和正交压缩近似投影子空间跟踪(Orthonormal projection approximation and subspace tracking of deflation, OPASTd)的波达方向(Direction of arrival,DOA)跟踪算法。该算法通过OPASTd算法来进行DOA的跟踪,从而克服了PASTd算法由于在某些情况下振荡但不收敛进而压缩数据、在迭代更新中由特征向量的不准确性产生误差累积等原因引起破坏信号子空间正交性的缺陷。Kalman滤波和OPASTd相结合算法可在估计角度的同时进行数据关联,与传统的PASTd算法相比,角度跟踪性能更好。该算法的优越性均可在文中得到验证。     

复合纸板力学性能和应变率相关性测试与表征

为了研究复合纸板材料在不同应变率下的力学响应,利用万能材料试验机和高速率拉伸试验机进行了准静态和动态拉伸试验,同时利用高速摄像机和数字图像相关法（Digital image correlation,DIC）记录拉伸破坏过程和应变场。试验结果显示,纸板材料的拉伸力学性能和破坏机制具有明显的应变率相关性。随着应变率的增大,材料的拉伸强度显著增大,断裂应变在中应变率范围内也表现出明显的应变率效应。对比试验结果和3种应变率效应比表征模型的拟合结果,基于Cowper⁃Symonds表达式的表征模型,能够很好地描述纸板材料在中低应变率下的应变率效应。该模型对薄壁纸管能量吸收性能的模拟和理论研究,以及冲击防护结构设计提供了理论支撑。