A novel reconfigurable data-flow architecture for real time video processing

This paper describes a dynamically reconfigurable data-flow hardware architecture optimized for the computation of image and video. It is a scalable hierarchically organized parallel architecture that consists of data-flow clusters and finite-state machine (FSM) controllers. Each cluster contains various kinds of cells that are optimized for video processing. Furthermore, to facilitate the design process, we provide a C-like language for design specification and associated design tools. Some video applications have been implemented in the architecture to demonstrate the applicability and flexibility of the architecture. Experimental results show that the architecture, along with its video applications, can be used in many real-time video processing.     

基于视觉显著性的视频差错掩盖算法

为了避免在差错掩盖过程中由于不当的替代块选择而引入新的可察觉失真,将视觉显著性与差错掩盖算法相结合,提出了一种基于视觉显著性的视频差错掩盖算法. 首先使用显著图检测算法将原始视频的每帧图像分为感兴趣区域和非感兴趣区域,接下来在解码端利用视频序列的显著性分布信息进行差错掩盖,保证候选替代块的选择范围被限制在与原始单元具有相似视觉显著性分布水平的区域内;其次在非感兴趣区域受损单元的掩盖算法中引入显著性降低操作算子,通过算子循环迭代来降低其替代块的强度和颜色对比度,使得掩盖后的图像区域既能保持较好的匹配性又具有低显著性;最后利用快速非局部均值去噪算法,对完成差错掩盖操作的视频序列进行去噪处理,以提高视频序列的整体视觉质量. 实验结果表明:在3%、5%、10%丢包率下,相对于传统的边界匹配算法,该算法掩盖后的序列的客观质量具有0.79～1.66 dB的提升;相对于解码端运动估计算法,该算法掩盖后的序列的客观质量具有0.39～1.55 dB的提升;在掩盖完成后使用非局部均值去噪算法,视频序列的客观质量有0.05～0.51 dB的提升.      

SET OPERATOR-BASED METHOD OF DENOISING MEDICAL VOLUME DATA

Ｖｏｌｕｍｅｒｅｎｄｅｒｉｎｇ[1,2 ] ｉｓａｐｏｗｅｒｆｕｌｖｉｓｕａｌｉｚａ ｔｉｏｎｔｏｏｌｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｕｓｅｆｕｌｉｎｍｅｄｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ .Ｉｔｅｎａｂｌｅｓｔｈｅｄｉｓｐｌａｙｏｆａｎａｔｏｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎａｓｐａ ｔｉａｌｃｏｎｔｅｘｔｗｉｔｈｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇａｎａｔｏｍｙ ,ｄｉｒｅｃｔｌｙｆｒｏｍａｆｉｅｌｄｏｆｉｍａｇｅｄａｔａ .Ｔｈｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄａｔｓｅｖｅｒａｌａｎａｔｏｍｉｃｓｉｔｅｓａ…     

基于车载连续序列图像的道路曲率计算方法

提出一种基于车载连续序列图像的道路曲率计算方法.算法首先利用车载视 觉系统进行内外参数标定实现对路面车道线的三维重建,利用三维重建误差模型对重建 的数据点进行误差估计,并对数据点进行选弃.对序列图像中路面车道线重建出来的曲线 采用ICP 算法进行曲线匹配,并将匹配后的曲线映射到统一的参考坐标系中.最后利用匹 配曲线上的数据点进行圆周拟合,计算道路曲率.实验中利用真实的车载连续序列图像对 算法进行验证.针对曲率半径分别为96 m和430 m两段不同程度的弯道,利用本文算法计 算对应道路的曲率半径.结果表明,本文算法能够精确地计算出不同弯道的道路曲率,特 别是针对平缓弯道的曲率计算,比基于单幅图像的曲率计算方法更加准确与稳定.     

基于HSV透射率加权修正的机载视频去雾系统设计

针对无人机机载雾天实时获取图像降质的问题，设计一种基于HSV （hue，saturation，value）透射率加权修正的无人机视频去雾处理系统. 首先，根据机载低功耗实时去雾系统要求，完成去雾系统总体设计；其次，根据去雾系统视频采集需要，设计数字视频BT.656/BT.1120隔行和逐行处理、视频控制、指令接收处理、TS1601视频去雾算法处理、H.264视频压缩处理和组帧等功能；最后，重点介绍系统去雾处理算法和平台设计、去雾参数化处理等功能模块的设计实现，分别使用本系统方法和相关文献方法对典型含雾图像处理，采用方差函数、平均梯度函数、TenenGrad函数等3种清晰度评价函数并做归一化处理，以进行客观评价. 研究结果表明:根据HSV分量透射率加权修正的无人机机载图像去雾处理系统设计，具有功耗小、易实现和适应性强等特点；对典型含雾图像3处理后方差函数归一化分别提高46.87%、1.44%、12.83%，平均梯度函数归一化分别提高12.54%、9.26%、11.15%，TenenGrad函数归一化分别提高53.19%、3.60%、8.82%，测试算法整体运算时间分别提高4.74、5.41倍和5.46倍.      

道路三维场景的实时动态显示技术

实时动态显示技术是实现道路三维可视化设计的关键，应用Delaunay三角化算法构建数字地面模型，基于分割—归并思想完成道路三维实体造型，在此基础上，提出并实现了有效的道路三维模型的视相关简化算法，并结合真实感图形绘制技术开发了道路三维场景的实时动态浏览平台，将该平台与路线CAD系统集成，实现了道路设计过程和设计成果的可视化。     

工业时窗小波降噪调制连续线性动力学系统参数直接辨识

在时窗内对噪声干扰的信号进行小波降噪,对降噪数据调制积分得等价的代数方程,利用最小二乘算法,进行线性动力学系统参数的直接估计．针对受噪声污染的系统参数估计的有偏性,借助时窗降噪调制方法构造辅助变量,提出了降噪调制辅助变量递推算法,进行了系统参数的无偏估计．仿真实验和应用实例表明,该方法具有有效性和实用性,可为工业在线辨识获得可信的系统参数提供参考．     

基于DM6467的视频处理软件设计与优化

针对视频处理系统的实时性要求及视频压缩编码算法的现状,本文给出了基于TIDM6467的嵌入式视频处理软件及关键算法的优化实现.TMS320DM6467 ARM＋DSP的ARM核进行实时采集与传输视频数据,DSP内核进行视频处理;软件基于嵌入式Linux操作系统,采用达芬奇软件框架实现视频采集和编码服务器的设计.为了提高压缩效率,本文提出一种快速半像素运动估计算法,在最佳整像素点周围通过计算直接推导出最佳半像素点的位置,避免全搜索的大运算处理,快速半像素运动估计算法所用时间为标准全搜索算法所用时间的41％～57％.本文所设计的视频处理软件能达到实时进行高清视频的采集与压缩处理,并将处理的结果存入U盘,同时能通过扩展实现多路视频的处理.实现系统控制与存储等功能.     

基于四叉树孤立分割和屏幕误差的地形LOD算法

为解决静态和动态细节层次模型存在的数据冗余度大、精度判断标准单一和层次切换跳跃感强的问题,提出了基于四叉树孤立分割和屏幕误差的地形LOD(level of detail)算法.采用该算法,针对于规则格网,通过地形瓦片分割和数据预处理减少实时阶段计算量,利用四叉树孤立分割消除结点间依赖关系,并构建保守性屏幕误差评价标准以弱化视觉跳跃感,最后采用添加拆分点和高程平均值法消除相邻瓦片和结点间裂隙.实验结果表明:该算法能较好解决常规方法中存在的问题;可满足大规模地形实时三维显示的要求;实时显示计算量小,帧速可保持在0.03 s以内.      

基于小波分析的车轮六分力信号的去噪研究

介绍了利用小波分析去噪的原理,分析了小波变换模极大值法、小波系数尺度相关法和阈值法3种信号处理方法的特点,详述了利用阈值法处理信号时选择小波基、确定分解层、阈值处理和信号重构的方法。利用Matlab的小波分析工具箱对车轮纵向力信号进行去噪分析应用,结果表明:小波分析能很好的区分信号里的突变信号与多余的噪声,通过小波重构得到去噪后的车轮分向力突变的信号。本设计具有一定的应用价值。     

BM算法的研究与改进

随着网络的迅速发展，网络安全问题日益突出，入侵检测技术也成为当今社会关注的焦点.对于基于规则的入侵检测来说，模式匹配算法非常重要，它直接影响到系统的准确性和实时性能.文中介绍了KMP和BM算法，对BM算法的改进进行了研究，并提出一种改进的BM算法，改进后的算法极大地提高了匹配速度．     

自适应Volterra混合噪声图像滤波

采用更接近实际的随机值脉冲噪声对混合噪声图像中的脉冲噪声部分进行描述,基于自适应Volterra滤波方法,提出了一种能够有效去除图像混合噪声的LMSV滤波算法．在此基础上,针对LMS算法收敛速度慢,步长因子不易确定的特点,提出了一种改进的自适应Volterra图像滤波算法（NLMSV算法）．理论分析和计算机仿真实验表明,相比于传统的图像去噪方法,本文方法在去除图像混合噪声和保留图像边缘细节方面的性能要明显优于其他算法,并且图像受污染率越高,该方法表现出的性能越好．     

一种基于稀疏表示的交通图像去噪算法

将图像稀疏表示方法引入到交通图像处理中,实现了一种基于K-SVD的正交匹配追踪的交通图像去噪算法.该算法通过奇异值分解,DCT字典进行自适应更新,形成更能表示图像结构的超完备字典.实验结果表明,相对于传统图像增强方法(中值滤波、均值滤波、基于小波滤波)和基于DCT冗余字典的稀疏表示图像增强方法,该算法能更有效地去除交通图像噪声,得到更高的峰值信噪比.     

Semantic driven design reuse for 3D scene modeling

The increasing scale and complexity of 3D scene design work urge an efficient way to understand the design in multi-disciplinary team and exploit the experiences and underlying knowledge in previous works for reuse. However the previous researches lack of concerning on relationship maintaining and design reuse in knowledge level. We propose a novel semantic driven design reuse system, including a property computation algorithm that enables our system to compute the properties while modeling process to maintain the semantic consistency, and a vertex statics based algorithm that enables the system to recognize scene design pattern as universal semantic model for the same type of scenes. With the universal semantic model, the system conducts the modeling process of future design works by suggestions and constraints on operation. The proposed framework empowers the reuse of 3D scene design on both model level and knowledge level.     

A High-performance Low Cost Inverse Integer Transform Architecture for AVS Video Standard

A high-performance, low cost inverse integer transform architecture for advanced video standard (AVS) video coding standard was presented. An 8×8 inverse integer transform is required in AVS video system which is compute-intensive. A hardware transform is inevitable to compute the transform for the real-time ap-plication. Compared with the 4×4 transform for H.264/AVC, the 8×8 integer transform is much more complex and the coefficient in the inverse transform matrix Ts is not inerratic as that in H.264/AVC. Dividing the Ts into matrix S8 and R8, the proposed architecture is implemented with the adders and the specific CSA-trees instead of multipliers, which are area and time consuming. The architecture obtains the data processing rate up to 8 pixels per-cycle at a low cost of area. Synthesized to TSMC 0.18 μm COMS process, the architecture attains the operating frequency of 300 MHz at cost of 34 252 gates with a 2-stage pipeline scheme. A reusable scheme is also introduced for the area optimization, which results in the operating frequency of 143 MHz at cost of only 19 758 gates.     

广义相关时延估计算法在汽车去噪系统中的应用

针对汽车环境中麦克风阵列语音去噪系统的应用,对广义相关时延估计方法进行了仿真,并与基于高阶累积量的时延估计方法作了比较分析.给出了两种方法在不同信号模型中的仿真结果,结果表明:广义相关法时延估计更适用于汽车去噪系统.     

乘性噪声作用下延迟分数阶系统中的随机共振

时间延迟是动力系统的共同特性，在科学领域中得到广泛应用. 分数阶微积分具有时间记忆性和长程空间相关性，能更好地描述具有记忆、路径依赖性的物理过程，但很少文献研究延迟分数阶系统中的随机共振现象. 为此，研究乘性噪声作用下延迟分数阶系统中的随机共振. 基于线性系统理论，利用拉普拉斯变换和小延迟近似方法，得到了分数阶系统输出幅度增益（output amplitude gain，OAG）表达式. 研究结果表明:OAG是延迟时间的非单调函数；在OAG与乘性噪声的强度和相关率、随机延迟的相关率，以及分数指数和系统驱动信号频率的关系曲线上出现了随机共振现象；当乘性噪声强度较小，以及乘性噪声相关率相对较小或相对较大时，OAG随阻尼系数的增大而减小；而当乘性噪声强度较大，以及乘性噪声相关率取中间值时，OAG随阻尼系数的增大而增大.      

Parallel-pipelined architecture of H.264 deblocking filter with adaptive dynamic power

In H.264,the computational complexity and memory access of deblocking filter are variable and depend on the video contents. In this paper,a pipelined VLSI architecture of deblocking filter with adaptive dynamic power is proposed. It avoids redundant computations and memory access by precluding the blocks which can be skipped. And the vertical and horizontal edges are simultaneously processed in an advanced scan order to speed up the decoder. As a result,the dynamic power of the proposed architecture can be ...     

A high-performance low cost inverse integer transform architecture for AVS video standard

A high-performance, low cost inverse integer transform architecture for advanced video standard (AVS) video coding standard was presented. An 8×8 inverse integer transform is required in AVS video system which is compute-intensive. A hardware transform is inevitable to compute the transform for the real-time ap-plication. Compared with the 4×4 transform for H.264/AVC, the 8×8 integer transform is much more complex and the coefficient in the inverse transform matrix Ts is not inerratic as that in H.264/AVC. Dividing the Ts into matrix S8 and R8, the proposed architecture is implemented with the adders and the specific CSA-trees instead of multipliers, which are area and time consuming. The architecture obtains the data processing rate up to 8 pixels per-cycle at a low cost of area. Synthesized to TSMC 0.18 μm COMS process, the architecture attains the operating frequency of 300 MHz at cost of 34 252 gates with a 2-stage pipeline scheme. A reusable scheme is also introduced for the area optimization, which results in the operating frequency of 143 MHz at cost of only 19 758 gates.     

沥青路面表面纹理三维高精度激光非接触式检测

为实现沥青路面纹理构造高精度自动检测,借助三维激光技术实现路面纹理三维重构,提出模拟铺砂的沥青路面构造深度测量方法.首先采用高精度三维激光扫描仪获取雅康高速公路沥青路面0.1 mm精度三维高程数据,同时人工铺砂法获取对应区域的宏观构造深度值;其次通过数字图像处理技术实现重构沥青路面三维云图并进行数据噪声处理;最后设计四连通多种子组合填充算法,实现在滤波后的三维路面纹理云图上自动铺砂并获取路面纹理宏观构造深度值.研究结果表明:模拟铺砂测量方法与人工铺砂法测量的平均构造深度(MTD,M)的平均绝对误差为0.052 mm,两者相关系数为0.96.研究成果验证了用非接触式路面纹理测试替代现有的接触式路面摩擦性能测试的可行性,为道路交通安全网级监测与管理奠定基础.