HEVC帧内预测Planar和DC模式的VLSI架构设计与实现

在研究新一代高性能视频编码标准（HEVC）帧内预测中planar和DC模式预测算法的基础上,分别设计了高效VLSI架构,通过状态机的自适应控制和模块的复用来实现速度的提高和面积的减少。针对planar模式,设计了一种基于状态机自适应控制的寄存器累加架构;针对DC模式,设计了一种基于算法的分割处理架构。实验结果表明,所设计的架构在TSMC180 nm的工艺下最高频率为350 MHz,面积合计为68.1 kgate,能够实现对4∶2∶0格式7680×4320@30 f/s视频序列的实时编码,最高工作频率可以达到23.4 MHz。     

一种分像素运动补偿插值滤波方法及高效VLSI实现

现代视频编码标准普遍采用变换与运动补偿预测混合型编码架构，该架构对运动补偿预测后的残差图像和运动矢量等信息进行变换编码，运动补偿预测的准确度对编码性能有显著影响．由于实际对象的运动精度是任意小的，允许运动矢量具有“分像素”精度，可以有效地提高运动补偿预测准确度，为了得到“分像素”位置的像素值，需要参考其周围相邻的像素值进行插值滤波．文中提出了一种低空间复杂度1／4像素插值方法：两步四抽头插值法（Two Steps Four Taps Interpolation，TSFT），该方法与目前国际上最先进的视频编码标准H．264／AVC相比，可以降低11％的空间复杂度，计算复杂度和编码效率相当，已经被国内制定的编码标准AVS1．0采纳．另外，分像素插值是解码端主要的访存和计算瓶颈，文中给出了一个基于多级流水线结构的VLSI实现结构，可以降低访存带宽，同时提高插值器的运算速度，满足高清视频实时解码的需要．     

AVS分数像素插值算法的VLSI实现

基于AVS运动补偿分数像素插值算法,提出了一种新的VLSI结构,满足了AVS基准档次6.2级别(1920×1080,4:2:2,30f/s)高清视频实时解码的要求。介绍了AVS分数像素插值算法,采用一种新的基于移位寄存器的寄存器文件作为内部像素存储器,提高了并行处理效率,并将脉动阵列应用到AVS插值滤波器中,有效提高了运动补偿插值运算的速度。     

一种改进的低成本自适应双三次插值算法及VLSI实现

提出了一种新型图像缩放算法, 由自适应锐化滤波器和双三次插值组成.锐化滤波器减轻了双三次插值产生的模糊效应, 自适应技术进一步提升了图像缩放质量. 为了减少运算量, 提出前置滤波和后置滤波技术.与其他几种算法相比较, 本文的算法在主观和客观评价方面都明显胜出. 为了实现实时低成本设计, 提出了一种该算法的流水线超大规模集成电路 (Very large scale integration, VLSI)架构. 在现场可编程逻辑器件 (Field-programmable gate array, FPGA)上实现, 占用695个逻辑单元(Logic elements, LEs), 时钟频率达到165MHz, 减少了36.8%逻辑单元, 图像质量平均峰值信噪比 (Peak signal-to-noise ratio, PSNR)提升了1.5dB.     

基于SSE2对H.265/HEVC中分像素插值的优化

分像素插值算法是视频编码算法中的一项关键技术,对视频编码性能有非常重要的影响。在最新的视频编码标准H.265/HEVC中,提出了使用DCT插值滤波器(DCTIF)分别进行半像素和1/4像素插值,但是计算复杂度较大,尤其对于高分辨率和超高分辨率的视频编码应用。对滤波器系数的理论推导过程进行了详细介绍,并利用SSE2指令集进行了优化设计和实现,实验结果表明该方法比参考代码中的方法提高了217%~259%的性能。     

视频插值算法及其VLSI结构实现

提出一种基于三角分析和高频补偿的视频插值算法及其VLSI实现方法。三角分析能够检测并保护视频图像中的边缘信息；高频补偿技术用来进一步改善插值结果图像的视觉效果。算法的规则性决定了对应的VLSI结构的规则性、紧凑性和视频信号处理的高速度。此算法和它对应的VLSI结构有实用价值。用CMOS工艺实现VLSI结构。仿真实验结果表明，用此算法获得的插值结果图像在主观视觉效果和客观评价指标上优于传统的插值算法。VLSI芯片工作在100MHz频率、1.98V电压下，此结构的功耗为18.96mW。     

基于一维数据块的AVS视频帧内编码算法

针对AVS（Audio Video Coding Standard,音视频编码标准）视频部分帧内预测中固定三抽头滤波器难以适应纹理类型变化、预测精度低的问题,基于相邻一维数据块（像素行或者像素列）之间纹理一致性更强的特点,提出了基于一维数据块的帧内自适应滤波编码算法,将固定三抽头滤波器扩展为自适应滤波器,以一维数据块为单位生成预测,解决参考像素与预测像素之间距离较远所带来的相关性差、预测不准确的问题。利用最小二乘方法,对已编码的相邻一维数据块进行自适应滤波预测,计算得到最优的三抽头滤波器,将其直接作为当前一维数据块的自适应滤波器,从而避免了自适应滤波器系数的传输开销。实验结果表明：新的帧内编码方法能够提高现有AVS视频帧内编码效率平均达到0.324 dB,最高达到0.879 dB,而且编码性能高于帧内模板匹配方法平均0.120 dB。所提出的方法在新一代的视频编码标准AVS2.0的制定中具有广阔的应用前景。     

基于图像分量自适应的层间空域插值算法

可伸缩视频编码(SVC)技术作为下一代视频编码国际标准中的关键技术,正成为领域研究热点.其中层间空域插值算法的效率将直接影响空间可伸缩性方面的编码性能.文中提出了一种基于图像分量自适应的层间空域插值算法.新算法以人眼视觉系统所固有的分辨率差异识别特性为理论出发点,采用区别图像分量的上采样滤波器设计,力求在保持算法插值精度的同时降低计算复杂度.理论分析和实验结果表明.与非自适应算法相比,新算法能够节省一半左右的算法执行时间,并保持空间可伸缩性的RD编码性能基本不变,可有效地应用到支持空间可伸缩性的视频编码技术中去.     

基于抽头稀疏化的最小二乘频率不变波束形成器设计

频率不变波束形成器（Frequency-Invariant Beamformer, FIB）在宽带声信号的无失真采集和处理中具有重要应用。基于空间响应变化函数的最小二乘方法是近年来FIB设计中的代表性方法,本文研究表明该方法的性能受FIR (Finite impulse response)滤波器抽头长度的影响,增大抽头的长度可有效提高FIB设计的性能。但随滤波器抽头长度的增大,波束形成器的实现复杂度亦变大。针对这一问题,本文提出了一种基于FIR滤波器抽头稀疏化的最小二乘FIB设计方法,利用信号稀疏表示理论中的迭代加权l1范数优化实现了低复杂度最小二乘FIB设计,并通过设计实例验证了所提方法的有效性。     

一种新的用于H.264/AVC的运动估计VLSI结构

提出了一种新的用于H.264/AVC的分数运动估计VLSI结构.首先改进分数运动估计算法的迭代顺序,将1/2像素精度和1/4像素精度的串行搜索改为同时进行,设计出一种空间上具有更高并行度的VLSI结构;另外该结构不需要输入和输出1/2插值数据,因此减少了存储带宽需求.该结构计算H.264/AVC中一个宏块1/4像素精度的41个运动向量需要1344个时钟周期.在0.18 μm CMOS工艺下作了逻辑综合和仿真,结果表明时钟频率为147MHz时,面积为276k门,能够满足SDTV(1280×720)@30Hz的视频编码需要.相比现有结构,该结构降低了存储访问带宽需求,提高了数据吞吐率.     

基于CAN总线实时应用的可靠调度性研究

CAN总线是一种高级的串行通信协议，适用于各种分布式控制系统。在实时应用中，标准的CAN协议使用静态优先级算法，对传输信道的利用率比较低。对基于CAN总线通信的动态优先级调度算法进行研究后，提出了一种基于指数分配方式的MTS算法，在保证强实时性消息的同时兼顾了低优先级消息的公平性。     

VoIP认证与计费的设计与实现

基于RADIUS的VoIP认证系统，采用分散受理、集中管理的接入认证管理体系，数据集中存放在认证中心(RADIUS服务器)，用户身份认证由PC向网守发起，网守通过RADIUS协议向认证中心的认证服务器发起认证请求。这样，可以保证用户安全地使用网络资源，以确保用户身份的合法性。同时其落地话单经过处理，可进行计费及其它帐务处理。文中论述了RADIUS对VoIP的支持，提出了一个Gatekeeper与RADIUS结合的整体解决方案。     

一种改进的心电信号预处理方法研究

心电信号是典型的强噪声下的非平稳微弱信号,减小噪声的干扰对心电信号的分析有着十分重要的意义,因此,有效的滤波方法一直是该领域学者关注的热点问题。本文在基于小波变换心电信号分析研究基础上,针对小波去噪时分解只作用于低频部分,从而忽略了高频区域中一部分有用信号的问题,提出了一种采用改进小波包理论实现心电信号去噪的方法,利用小波包在消除信号噪声方面具有更为精确的局部分析能力的特点,采用了‘db4’小波和＂最优基＂选择的方法,对心电信号进行消噪。以MIT-BIH心电数据库中心律失常数据仿真实验,得到了较理想的去噪效果。对比该方法与小波滤波去噪,发现基于小波包的心电信号去噪具有更优良的去噪性能。     

VCR智能无扰动特性的精确数值运算

根据智能变进制(VCR)的变溢性、拓展性及申缩性有机结合的技术,提出一种新颖智能的、无数字扰动的精确数值运算.该运算结果值的精确位数.是可以任意或无限地确定的,它可以很好地解决了计算机数值分辨率即由CPU字长制约的有效数字位教不足而造成的数值精确计算PC(Precise Computing)的扰动性问题,例如对中国古代数学家祖冲之曾研究圆周密率π值实验数据(π=355/113)的除法精确计算.     

基于LVM 的系统扩容技术研究

近年来,随着大数据业务的使用,系统在运行时会产生大量的数据信息与日志文件并保存在磁盘中。由于在系统规划初期,对系统分区大小规划预期不足,很难合理规划磁盘空间,造成后期系统运行中经常出现系统分区磁盘不足的问题。当发生此类告警时,通常的分区很难动态调整大小,通常采用暂停业务,更换磁盘,数据备份与恢复的方式,该方式操作困难,程序复杂,有数据丢失的风险。在Linux系统里使用LVM(逻辑卷)技术,支持在线空间扩容,可以在用户无感知的情况下扩展系统分区容量,达到合理利用磁盘空间的目的。本文介绍了LVM技术,并在Linux系统里将分区做成逻辑卷,达到合理利用磁盘空间的目的。     

深度强化学习研究综述

深度强化学习是指利用深度神经网络的特征表示能力对强化学习的状态、动作、价值等函数进行拟合,以提升强化学习模型性能,广泛应用于电子游戏、机械控制、推荐系统、金融投资等领域。回顾深度强化学习方法的主要发展历程,根据当前研究目标对深度强化学习方法进行分类,分析与讨论高维状态动作空间任务上的算法收敛、复杂应用场景下的算法样本效率提高、奖励函数稀疏或无明确定义情况下的算法探索以及多任务场景下的算法泛化性能增强问题,总结与归纳4类深度强化学习方法的研究现状,同时针对深度强化学习技术的未来发展方向进行展望。     

区域生长辅助的地图配准在室内定位中的应用

地图匹配（ MM）算法通过粒子滤波（ PF）利用室内地图信息来抑制基于惯性传感器的室内定位系统的误差累计。利用区域生长（ RG）算法结合当前步长和方向信息在地图上找到合理的落脚范围,并以此来判断粒子的有效性。这种方法能有效改善地图配准算法的实用性和计算复杂度。提出一种改进的零速度（ ZV）检测算法能准确提取步伐信息,间接提升了零速度更新（ ZUPT）算法和地图配准算法的精度。实验结果表明：该算法的定位误差小于1.0%,定位精度比单纯的航位推算（ DR）算法平均提高了5.97%。     

综合系统管理与网络管理实现技术的研究

该文提出了适应于大型计算机网络和通信网络及应用系统的综合系统管理与网络管理体系结构,研究了基于大型数据库和Web技术的网管、网络自动拓扑发现、策略描述与策略服务以及资源依赖性分析服务等关键技术。该文将这些关键技术应用到综合系统管理与网络管理原型系统的工程实践中,为最终研制高性能、可伸缩和实用的系统管理与网络管理产品提供强有力的技术支持。     

基于C_nV结构的自动语言辨识研究

与说话人识别、连续语音识别相比,自动语言辨识是一个相对较新的研究,而且是一项较难的课题。与音素配位学相比较韵律是语言辨识的更有希望的一个语言辨识特征。论文介绍了一种基于伪音节结构CnV的自动语言辨识方法,该系统提取了辅音、元音构成的伪音节结构的MFCC和!MFCC特征参数,使用了与语言无关的GMM算法模型化该特征。经过对OGI-TS数据库中的英语、法语、汉语测试表明,元音、辅音特征信息在语言辨识中起到一定作用,伪音节结构模型也是语言辨识的有效模型之一。     

基于数据仓库的数据采掘技术应用

本文首先分析了基于数据仓库的数据采掘的主要方法,技术和应用,然后通过实例讨论了数据采掘在股票分析与决策系统中的应用。