AVS帧内模式选择优化

AVS(Audio Video Coding Standard)采用率失真优化(Rate-Distortion Optimization,RDO)技术,通过计算所有预测组合模式的率失真代价来确定宏块的最优编码模式,使得计算复杂度大大增加,难以适应实时性要求较高的场合。为了降低AVS帧内预测模式选择的复杂度,在深入分析帧内预测原理以及预测模式选择过程的基础上,提出了一种基于SATD(Sum of Absolute Transformed Differences)准则和空间相关性的快速帧内预测算法来优化帧内模式的选择过程。首先,利用SATD准则确定候选模式,以大幅度降低帧内预测模式选择的数量;然后,利用相邻宏块预测模式相关性,以进一步减少亮度块候选模式数量,提高模式选择速度。实验结果表明,与AVS标准算法相比,在编码效率相近的情况下,其编码速度能够平均提高53.56%,与经典的基于边缘检测的方法相比,其在质量略有提高、码率还稍有降低的前提下,平均节约16.39%的编码时间。     

结构相似度在AVS帧间模式选择中的应用

传统的音视频编码标准(AVS)率失真优化(RDO)算法在帧间模式选择中使用偏差平方和(SSD)作为失真度量,不能很好符合人的主观视觉,而最近提出的结构相似度(SSIM)图像质量评价方法更符合人眼视觉系统(HVS)的特性.为了有效地提高编码效率,本文将SSIM引入拉格朗日代价函数,对失真度量的表示进行修正,并在大量实验的...     

高精度近红外光斑位置检测模型研究

为了提高1550 nm近红外波段光斑位置的检测精度,提出了一种改进的积分无穷解算模型。以高斯光斑为入射光模型,深入分析了InGaAs四象限探测器（Quadrant Detector, QD）输出信号与光斑实际位置之间的关系,考虑探测器直径及沟道的影响,通过引入误差补偿因子,利用最小二乘拟合的方法得到有效光斑半径,从而获得新解算模型的解析表达式,最后在搭建的InGaAs QD光斑位置检测系统上对提出模型进行实验验证。仿真和实验结果表明:新模型可有效降低不同半径光斑下的位置检测误差;入射光总能量约为10 W,光斑半径0.75 mm时,在[-0.75～0.75 mm]检测范围内,新模型均方根误差为0.003 mm,最大误差为0.009 mm,较原有模型分别降低了78.6%和52.6%。新模型在激光通信和激光雷达等工程实际中具有较好的应用前景。     

高速激光光斑检测系统的设计与实现

为了实现激光通信系统对信标光的捕获、跟踪与瞄准,采用嵌入式图像处理技术设计了基于现场可编程门阵列器件的高速激光光斑检测系统,对分辨率为300pixel300pixel、帧频1000Hz序列图像中的激光光斑目标进行了提取操作。采用1维滤波算子构造方位滤波器进行图像预处理,同时便于硬件实现,滤波后经阈值分割、形态学开运算与连通域分析,最后提取了激光光斑的形心位置信息。结果表明,所设计系统能够对包含激光光斑目标的高帧频图像进行实时处理。目标形心提取频率可以满足激光通信系统在动态链路建立方面的要求。     

光斑位置检测系统中自动增益控制电路的设计与实现

文中设计了一种应用于激光通信光斑位置检测系统的自动增益控制(AGC)电路。该电路采用数字式增益控制、两级放大实现,第一级为可变增益放大电路,用于实现对放大电路增益的控制并将电流信号转换为电压信号,第二级为固定增益的反向放大电路,实现对电压信号的反向,以满足A/D转换对模拟输入信号的要求。实验结果表明,该放大电路可以实现对9 n A~90μA的输入电流的线性放大,总增益可控动态范围为94~154 d B,在增益为154 d B时,输出总噪声为85.2μV,满足光斑位置检测系统对放大电路低噪声、高增益、宽动态范围的需求。     

改进的激光光斑位置分辨率模型

为了分析四象限探测器(QD)激光光斑位置检测性能,建立了新的高斯光斑位置分辨率数学模型。分析了高斯光斑模型下QD位置检测原理和近似数学模型,根据误差函数可导性,结合误差理论推导出位置分辨率与总信噪比、光斑中心位置和光斑半径关系的数学模型,数值仿真和实验系统验证了所提模型的正确性。结果表明,当光斑半径为0.74 mm,总信噪比为66.96 dB时,在光斑中心偏移±0.45 mm范围内,所提模型的估算误差约为36%,与原近似模型相比,精度提高了约1倍,可以对激光光斑位置检测系统的位置分辨率进行有效估算。     

用于四象限探测器光斑位置检测的数据采集传输系统设计

为了对四象限探测器输出的四路信号进行同步采集传输,本文设计了一套高分辨率、高速率的同步数据采集传输系统。该系统首先以FPGA芯片EP1C12Q240为核心,控制模数转换芯片ADS1274采集数据,数据经过片内FIFO缓存,然后按Camera Link协议将数据打包为32×40大小的图像,图像经Camera Link接口传输到PC机,最后使用图像采集卡采集图像数据,并利用MATLAB编写软件实现图像解码与存储。实验结果表明:该系统实现了分辨率为24bit、采样速率为100kHz的4通道同步数据采集,其有效分辨率可达18.79bit,数据传输稳定可靠。满足了数据采集系统高分辨率、高速率的需求,并且该方案也可方便地移植到其他应用中,具有较好的可扩展性。     

APD阵列探测器在自由空间光通信上的应用研究

自由空间光通信(free space optical communication,FSO)技术是通信前沿技术之一,雪崩光电二极管(avalanche photodiode,APD)阵列探测器以其高灵敏度、高带宽、低噪声的优势应用于FSO系统,成为国内外研究热点。本文分析了FSO对APD阵列探测器的性能需求,回顾了国内外近年来用于无线光通信的APD阵列的研究现状,其中重点介绍了美国林肯实验室以及海军实验室的研究成果,最后对APD阵列探测器在FSO应用的发展方向进行了预测与总结。