HEVC帧内预测Planar和DC模式的VLSI架构设计

在对新一代高效视频编码（High Efficiency Video Coding，HEVC）帧内预测Planar和DC模式算法分析的基础上，分别提出了高效的超大规模集成电路（Very Large Scale Integration Circuit，VLSI）设计方案，旨在解决处理延时较长、资源占用较大的问题。针对Planar模式，提出一种在重组、合并算法的基础上，预测块复用的架构；针对DC模式，提出一种dcValue计算和滤波的基本块分离、各自复用不同块的架构。实验结果表明：所提架构与其他两种同类型架构相比，Planar模式实现平均处理延时减少了21%，资源消耗分别减少了14.7%和7%；DC模式实现平均处理延时减少了55%，同时资源消耗减少了22%和15%，能够满足1?920×1?080@30?f/s视频序列实时编码的需求。     

IEEE 802.11n中速率、模式及信道的联合自适应算法

针对IEEE 802.11n无线网络中的速率、MIMO模式与信道宽度的联合自适应问题,提出了一种基于非静态Multi-Armed Bandit学习方法的联合自适应算法,并设计了一种新颖的报酬函数.为解决该算法收敛时间较慢的问题,基于分类回归树设计了MCS、MIMO模式以及信道宽度预测算法,其能够有效利用无线网卡驱动程序采集的相关统计数据预测不同MCS、MIMO模式以及信道宽度组合的报酬函数,大幅度缩小联合自适应算法的搜索空间.该算法具有易实现、近似最优及计算复杂度低的特点.真实实验结果表明:在无干扰和不同干扰环境下,联合自适应算法都能够有效地提高UDP吞吐量.     

基于LUT的高速低硬件开销SHA-3算法设计

通过对SHA-3算法和查找表(Look-Up-Table,LUT)方法的研究,提出一种高速低硬件开销SHA-3算法设计方案。首先,该方案利用状态机实现SHA-3算法核心置换函数的轮运算,并结合LUT方法处理每轮运算的数据交换和数据存储;然后,采用硬件模块并行处理和存储单元共用的方式,提高SHA-3算法的速度、降低硬件开销。最后,在SMIC 65nm CMOS工艺下设计SHA-3算法,DC综合后电路面积为65 833μm~2,在1.2V电压下最高工作频率可达到150MHz,功耗为2.5mW。     

软件定义无线Mesh网络中的可伸缩视频传输系统

为使无线Mesh网络(WMN)中的视频实现自适应传输,提出一种软件定义网络(SDN)架构下的可伸缩视频传输系统。通过SDN架构将WMN的控制平面分离出来并由控制器负责集中控制和优化。将视频传输问题建模为拥塞概率约束下的视频质量最大化问题,并给出一种基于大偏差理论的线上自适应算法对该问题进行求解。实验结果表明,相比基线算法,该算法的PSNR值、MOS评分较高,平均丢包率较低。     

基于FPGA的高性能离散小波变换设计

针对db8(Daubechies 8)小波设计了高速正、反变换系统,用DE2开发板进行了系统验证。正、反变换的最高时钟频率分别达到217.72 MHz和217.58 MHz。对比同类文献中的设计,本设计在最高处理速度方面具有明显优势。基于此,考虑通用性,还设计了一种通用小波变换FPGA架构。该架构通用性强,可高性能实现多种小波变换。采用DA算法、LUT结构、流水线技术等对设计进行了优化。     

基于状态机的视频码率自适应算法

由于链路带宽存在随机性,已有的基于超文本传输协议的动态自适应流媒体传输技术（DASH）的码率自适应算法不能很好解决播放流畅性和视频质量之间的矛盾。为解决该问题,提出一种基于状态机的DASH（SDASH）算法,将码率切换过程用状态机进行分析与控制。首先充分考虑客户端观看体验质量（QoE）的影响因素,对影响因素进行数值分析,并设定6个码率等级状态;然后将视频码率与影响因素的数值变化之间的联系作为状态转移条件;最后在保证播放缓存和码率偏移率处于一定阈值的条件下将视频码率切换至视频质量和播放流畅性整体性能相对最佳的码率等级上。实验结果表明,该算法与基于模糊逻辑控制的码率自适应算法相比能够提高客户端请求视频的平均码率,且尽量避免出现码率骤降等情况,从而较好地平衡播放流畅性和视频质量之间的关系,提升了视频观看过程的体验质量。     

并行结构的AVS帧内预测编码器

分析了AVS高清实时帧内编码的实现难点,提出一种基于并行流水的AVS帧内预测编码器硬件架构.提前模式抉择,实现整数变换和量化模块的流水处理,以及预测部分的六路并行数据通路的流水处理,提高了数据处理能力.另外,在分析AVS帧内预测各模式算法的基础上,将亮度块和色度块具有相同预测值求解算法的模式共用同一个预测器,优化资源利用.实验结果表明,该电路在49 MHz时钟下工作时,能够实时编码1280×720,25帧/s的视频图像.     

H.264快速帧内预测模式选择算法

为降低视频图像帧内预测的复杂度,提出一种快速的帧内预测模式选择算法。根据图像的自身特征和预测模式的统计特征,参考DC模式提前终止算法和像素快速选择算法中的阈值判断准则,结合8种帧内预测模式中最优模式和次优模式的方向相关性,进一步减少预测的计算量。实验结果表明,该算法能降低30%~45%的帧内预测计算量,同时保持视频的图像质量基本不变。     

基于PID控制的自适应媒体播放算法

针对视频播放中因缓冲区下溢带来的抖动问题,提出一种基于PID控制的自适应播放算法。算法结合PID控制和自适应播放算法,根据网络信道状态和缓冲区状态控制视频播放速率,并对播放速率的范围和相邻帧播放速率的突变进行控制,在减少缓冲区下溢概率的同时实现视频的平滑播放。该算法在减小缓冲区下溢概率、实现视频的平滑播放以及减少播放延迟方面均优于固定因子自适应播放算法。     

自适应分割的视频点云多模式帧间编码方法

基于视频的点云压缩(Video based point cloud compression, V-PCC)为压缩动态点云提供了高效的解决方案,但V-PCC从三维到二维的投影使得三维帧间运动的相关性被破坏,降低了帧间编码性能.针对这一问题,提出一种基于V-PCC改进的自适应分割的视频点云多模式帧间编码方法,并依此设计了一种新型动态点云帧间编码框架.首先,为实现更精准的块预测,提出区域自适应分割的块匹配方法以寻找最佳匹配块;其次,为进一步提高帧间编码性能,提出基于联合属性率失真优化(Rate distortion optimization, RDO)的多模式帧间编码方法,以更好地提高预测精度和降低码率消耗.实验结果表明,提出的改进算法相较于V-PCC实现了-22.57%的BD-BR (Bjontegaard delta bit rate)增益.该算法特别适用于视频监控和视频会议等帧间变化不大的动态点云场景.     

EMD-IT去噪算法的阈值估计方法

为解决EMD-IT去噪算法中阈值难以确定的问题,提出一种基于高斯白噪声能量分布的阈值估计方法。将含噪信号进行经验模态分解并估计各固有模态函数(IMF)中噪声的能量;根据模态单元阈值的含义,在各IMF中利用去除掉的模态单元包含的总能量等于噪声能量这一准则估计阈值。合成数据和实际心电信号的去噪仿真实验验证了该方法的有效性,其是自适应的且避免了阈值选择的主观性。     

基于经验模态分解的单通道盲源分离算法

为了提高单通道盲源分离性能,首先由单路信号利用经验模态分解得到一系列本征模函数分量组合成多路信号;其次针对存在模态混叠的本征模函数分量,提出利用信号周期性构造其多路信号、并利用独立分量分析消除模态混叠的有效方法;然后利用互相关性消除上述所得到的多路信号中的虚假分量,并将剩余的分量信号与观测信号构成新的多路信号;最后利用Fast-ICA(fast-independent component analysis)算法分离得到源信号。仿真实验表明该算法能够有效分离源信号,分离性能优于目前已有的基于经验模态分解的单通道盲源分离算法。     

提高宽带固定无线接入系统吞吐量的技术研究

本文从现有的一些提高宽带无线接入系统性能的技术出发，分析了它们克服无线通信缺陷的一些解决思路，总结出要提高宽带无线接入系统性能的关键在于提高现有带宽的利用率和增加系统对无线信道误帧的容忍性。然后，有针对性地提出了采用上行带宽集中动态分配策略以提高带宽利用率，采用MRARQ机制和多速率重传策略以降低系统对SNR的要求的解决方案，从而提高系统容量。     

经验模式分解回顾与展望

经验模式分解EMD打破了Fourier变换、小波分解等传统数据分析方法需要预先设定基函数的局限,是一种完全由数据驱动的自适应非线性非平稳时变信号分解方法,可以将数据从高频到低频分解成具有物理意义的少数几个固有模态函数分量和一个余量。首先介绍了原始EMD方法的原理和算法;接着,总结归纳了EMD当前的研究现状,分析了EMD存在的端点效应、模态混叠、运行速度问题及其在二维情况下的问题并对国内外学者解决这些问题的方法进行了概述和比较;最后结合EMD研究存在的难题指出了EMD进一步研究与应用的发展方向。     

Observer Based Control of a Missile Seeker System Using Sliding Modes

Control of the seeker is important for successful operation of a missile. This paper proposes robust sliding mode control (SMC) with sliding mode observer (SMO) for the seeker. The SMO is designed for the extended state system wherein the disturbance is considered as an additional state. Estimated disturbance is used to update the SMC law.     

管道腐蚀缺陷超声导波检测数值模拟

超声导波在检测存在多个缺陷的管道时,由于其自身的多模态、频散、遇到缺陷易发生模态转换以及缺陷回波间的相互干扰等特性常常引起缺陷信息的误判,论文采用ANSYS软件建立了L(0,2)、T(0,1)模态激发的管道腐蚀超声检测仿真模型以及相关的数值模拟算法,研究了两种模态的导波与管道上不同类型缺陷之间的相互作用,提出了双向激发超声导波管道腐蚀缺陷检测方法,将正反两个方向激发的导波检测数据叠加,减少了缺陷回波的相互影响,准确地识别缺陷位置和大小,提高信噪比。与仿真结果对比分析,实验结果表明,该模拟算法实现了对超声导波管道腐蚀缺陷检测的精确数值模拟,所提的双向激发超声导波检测方法,不仅提高了缺陷定位的精度,也提高了缺陷大小的识别率。     

Compact differential dual‐band bandpass filter using single quad‐mode metal‐loaded dielectric resonator

This letter presents a novel miniaturized differential dual‐band bandpass filter (BPF) using a single quad‐mode metal‐loaded dielectric resonator (DR). The differential dual‐band BPF is designed in a single‐cavity configuration with one quad‐mode DR and four feeding probes, featuring compact size. The rectangular DR is directly mounted on the bottom of the metal cavity and covered by a metal plate on the top surface. It allows two pairs of orthogonal modes (LSE₁₀ and LSM₁₀), which can be differentially excited and coupled by introducing proper perturbation for constructing dual‐band differential‐mode frequency response. To validate the proposed idea, a compact differential BPF with good performance using a quad‐mode DR cavity is designed, fabricated, and measured. The simulated and measured results with good agreement are presented.     

Improved bi-dimensional EMD and Hilbert spectrum for the analysis of textures

An improved bi-dimensional empirical mode decomposition (IBEMD) is proposed. Structure of image extremas represents the important feature of images, and is useful for the information extraction and analysis. The image extrema are classified into the five different sets, which are called as the structural extrema. The structural extrema are used instead of the classical extrema, and the BEMD (bi-dimensional empirical mode decomposition) algorithms based on the structural extrema are more accurate through interpolating the up and down envelopes. Specially, the IBEMD has the least NMSE (normalised mean square error) and the biggest SNR (signal-to-noise ratio) for the mode decomposition, and greatly improves the robustness of the BEMD. Moreover, quaternion Hilbert transform based space-spatial-frequency tool is improved, and applied to the texture analysis. The experiments of texture analysis show that the new approach is efficient for the application in texture analysis.     

基于EEMD和关联维数的小电流接地故障选线方法

针对小电流接地系统发生单相接地故障时,各线路零序电流的非平稳、非线性等复杂特性,提出一种基于总体模态分解(EEMD)和关联维数相结合的选线方法.EEMD算法是在经验模态分解(EMD)的基础上加以改进,能够消除模态混叠现象,同时保留了经验模态分解具有的良好的时频特性;EEMD能根据信号本身的特点对瞬时出现的信号进行分析,并将信号分解成若干个固有模态函数(IMF)分量和一个剩余分量.利用关联维数不易受噪声干扰特点,对分解的IMF信号分量进行处理,采用G-P算法计算关联维数,通过比较关联维数的大小选出发生故障的线路.仿真结果表明,该选线方法可靠性高且效果较好.     

基于ＥＥＭＤ域统计模型的话音激活检测算法

提出了一种基于EEMD域统计模型的话音激活检测算法。算法首先利用总体平均经验模态分解(Ensemble empirical mode decomposition,EEMD)对带噪语音进行分解,得到信号的本征模式函数(Intrinsicmode function,IMF)分量,选择与原信号的相关性最高的两个分量相加组成主分量;然后对主分量进行频域分解,引入统计模型,求出EEMD域特征参数;最后利用噪声与语音的EEMD域特征参数的不同来进行语音激活检测。实验结果表明,在不同信噪比情况下,本文算法性能优于目前常用的VAD算法,特别在噪声强度大时体现出明显的优势。