高清视频编码在可重构处理器中的映射实现

提出一种高清视频编码在可重构处理器ReMAP上映射实现的方法,采用动态流水重构技术,实现整数运动估计、环内算法等多个关键子算法在可重构处理器中的分时复用映射.仿真验证表明,可重构处理器ReMAP可支撑高清视频编码的高性能实现;另一方面,动态可重构技术可有效提升可重构处理器的利用率,充分利用可重构处理器的处理能力,减少算法对中间暂存数据存储空间的需求.     

基于MCU架构的运动估计协处理器的研究与实现

根据视频编码对运动估计算法灵活性的要求,本文给出了一种新颖的基于微控制器(MCU)架构的运动估计协处理器设计,并将单指令多数据和流水线技术应用于这一结构中.处理器各模块功能独立,由运动估计算法代码控制运行,结构中加入了运动估计专用插值树和累加器树,配合运动估计专用指令,完成一个8×8小块的匹配运算只需要11个周期.处理器中加入的数据链路控制和专用双引DMA控制器解决了数据传输的瓶颈问题.该设计结构新颖独特,清晰灵活,便于硬件实现,可配合不同的主处理器完成视频编码.硬件仿真和验证表明,协处理器可以在50MHz下稳定地工作.     

H.264编码器中1/4像素精度插值算法的VLSI实现

H.264视频编码标准中引入了1/4像素精度插值算法,大大提高了压缩效率,但同时使运算复杂度增加、存储带宽增大。针对以上问题,从运动估计的角度出发,采用一步插值法和数据复用技术,可使带宽减少26%,处理周期可减少45%;设计了相应的硬件结构:采用了5级流水线实现一步插值算法,通过输入缓冲单元实现了参考数据的复用;针对插值过程中产生的大量数据,采用乒乓操作结构,保证数据及时传递。该结构可以显著降低带宽,提高吞吐率,完全可以应用于实时编码器中。     

一种新的算法可编程的运动估计协处理器

本文针对块匹配运动估计快速搜索算法的要求,设计了一种算法可编程的运动估计及运动补偿协处理器。该协处理器设计采用软硬件协同处理结构。灵活的指令集和高效的硬件并行执行单元相结合,使得该协处理器具备可编程处理器结构及树形结构运动估计VLSI结构的优点,可以兼顾运动估计算法高处理效率和灵活性的要求。设计的协处理器不拘泥于某种快速搜索算法,通过改变内部程序代码,可以实现多种快速运动估计算法,包括TSS、DS、HEXBS、MVFAST、EPZS等,同时具备很强的可扩展性。与同类设计相比,本设计具有高效、灵活、算法可配置的特点,同时设计消耗的硬件资源也大幅减小。     

采用多核处理器进行可重构并行仿真的方法

文中对多传感器视觉信息处理算法进行分析,根据可重构处理器的并行计算参数模型提出了一种并行计算仿真的方法。多核处理器环境中,每个线程在独立的核上运行,线程间具有并发性。利用并发的线程模拟可重构阵列单元（PE）的运算方式,调用OpenMP设置多个线程并行执行,在多核计算机平台上模拟可重构处理器的计算过程。利用此方法能在没有具体的PE连接方案前,通过使用计算核模拟PE单元,将算法映射到多核处理器环境中。通过分析算法在多核计算机上的并发执行效率,来优化视觉信息算法在可重构阵列上的映射方案。     

H.264/AVC中分像素插值模块的可重构设计

针对H.264/AVC中分像素插值算法,提出并实现了4×4基本块的分像素插值模块的可重构流水线结构,具有可并行处理数据和连续插值等优点,同时利用该结构设计了其他块模式.在UMC 0.18 μm工艺下,最大频率140 MHz时,综合逻辑门数为32×103门,能够满足HDTV视频图像实时处理的要求.     

基于流体系结构的高效能分组密码处理器研究

针对现有密码处理器存在的问题,借鉴流处理器架构,提出了高效能的可重构分组密码流处理器架构.该架构采用层次化设计思想,通过分块式本地寄存器组的数据组织方式和共享拼接使用运算单元机制,实现了软件流水和硬件流水的协同工作,能够挖掘分组内和分组间的指令级并行性并提高功能单元的利用率.在65nm CMOS工艺下对架构进行了综合仿真,并经过了大量算法映射.实验结果证明,该架构在CBC和ECB加密模式下均具有良好的加密性能.与其他密码处理器相比,该架构具有小面积、高效能的特点.     

完全搜索块匹配和图像空域滤波的可重构芯核

研究了一种用于图像领域的可重构微芯核结构,它可以支持运动估计算法中的完全搜索块匹配算法,同时也支持图像处理中的大部分空域模板滤波处理算法.在实现这两种算法时,也分别有一定的可重构性.该结构是一种并行处理结构,具有相当高的处理速度.文章提出的数据存储结构解决了并行处理数据与外部存储器的交换问题.     

循环在可重构处理器上的软硬件划分技术

针对较大循环在可重构处理器上的映射问题提出了一种启发式的算法,将循环划分为在处理器上执行的软件部分和在可重构阵列上执行的硬件部分,并且使两者之间的数据传输量最小.通过测试,相比于原有处理较大循环的方法,该技术降低了13%～29%的循环执行时间.在FPGA验证系统上通过H.264中的运动估计和MPEG-2中的IDCT等多种多媒体核心算法验证了该划分技术.使用该划分技术后,验证系统相比于类似结构在不增加硬件规模的情况下,有平均3.5倍的性能提升.     

领域内可重构功能单元自动生成方法

特殊功能单元可以有效加速处理器性能，然而由于其专用性，能够加速的应用有限。领域内可重构功能单元提供领域内的灵活性与高效性。文章提出针对特定应用领域生成可重构能单元的方法，该方法基于多个表达式自动生成高效的可重构功能单元。选取传输触发体系结构作为平台，在密码领域中三类算法的应用验证了该方法的有效性。     

小数像素运动估计快速算法

高精度的匹配和补偿可以减少预测误差，提高压缩视频图像的质量。提出了一种小数像素精度视频运动估计的快速算法，根据半像素精度运动估计的中间结果，直接推算出最高精度的运动估计。根据该算法可以快速得到任意小数像素精度的运动估计。     

基于H.264的内容自适应分数像素运动估计算法

分数像素精确运动估计的改进是整个运动估计模块优化的关键,本文提出了基于H.264的内容自适应分数像素运动估计算法。首先,提出基于平坦区域宏块预测的无效分数像素运动矢量(MV)搜索省略算法(SMBP);然后,改进H.264采用的基于中心的分数像素搜索算法(CBFPS),提出基于预测矢量的增强型菱形模板(EDSP)搜索算法。实验结果表明,内容自适应分数像素运动估计算法比分数像素全搜索算法(FFPS)在峰值信噪比(PSNR)有微小降低(0.095～0.209 dB)的情况下,平均减少了75.6%的分数像素搜索点,整个运动估计模块平均节省了38.5%的计算量。     

Mutual Information for Stochastic Signals and Fractional Brownian Motion

The mutual information between a stochastic signal and this signal plus a fractional Brownian motion (described as an additive fractional Gaussian noise channel) is expressed as the error of an estimation problem that can be naturally associated with this model. If the stochastic signal with the additive fractional Brownian motion occurs multiplied by a scalar parameter, then the rate of change of the mutual information with respect to this parameter is described by the error of another related estimation problem. These results generalize some results for a model where the fractional Brownian motion is a Brownian motion to a model with an arbitrary fractional Brownian motion.      

A maximum likelihood estimate for two-variable fractal surface

The fractal dimension estimate for two-variable fractional Brownian motion using the maximum likelihood estimate (MLE) is developed. We formulate a model to describe the two-variable fractional Brownian motion, then derive the likelihood function for that model and estimate the fractal dimension by maximizing the likelihood function. We then compare the MLE with the box-dimension estimation method.     

一种石墨烯可重构贴片天线电磁响应快速预测方法

针对传统石墨烯可重构天线辐射特性全波模拟耗时问题,将支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)这一机器学习方法用于石墨烯贴片天线参数快速重构预测.将石墨烯贴片天线不同参数(贴片尺寸、化学势、频率等)下的电磁响应转化为一个回归估计问题.以天线单元参数为输入,相应S参数为输出,建立回归模型,...     

High performance fractional motion estimation in h.264/avc based on one-step algorithm and 8×4 element block processing

Conventional two-step algorithm, long latency of interpolation and various motion vectors are three factors that mainly induce high computation complexity of fractional motion estimation and also prevent it from encoding high-definition video. In order to overcome these obstacles, a high performance fractional motion engine is proposed in this paper with three techniques. First, based on high correlation between motion vector of a block and its up-layer as well as relationship of integer candidates, one-step algorithm is proposed. Second, an 8×4 element block processing is adopted, which not only eliminates almost redundancies in interpolation, but also still ensures hardware reusability. Finally, a scheme of processing 4×4 and 4×8 block with free of cycles is presented, so that the number of motion vectors can be reduced up to 59%. Experimental results show that the proposed design just needs 50% of gate count and 56% of cycles when compared with previous design while nearly maintaining the coding performance.     

分数像素快速块匹配运动估计方法综述

介绍了视频压缩中分数像素快速块匹配运动估计的基础原理,由于全搜索算法计算量很大,需要发展快速算法。对现有快速算法进行了研究总结,介绍了所应用的数学模型、向量预测、搜索优化、提前终止4个关键技术及代表算法。最后对分数像素快速块匹配运动估计方法进行了总结和展望。     

叠加分数布朗运动的极大似然估计

本文提出了一种对叠加分数布朗运动两分量分别进行极大似然估计的算法．首先推导了重抽样情况下分数高斯噪声的小波系数方整公式,并讨论得知不同Ｈ值时方差随尺度变化存在两种截然不同的变化趋势。利用这一特点,可以对叠加的分数布朗运动的参数分别进行极大似然估计,仿真结果表明了该算法的有效性。     

Fractal dimension estimation via spectral distribution function and its application to physiological signals

Rhythmic signals from physiological systems usually have memory and long-term correlation. They can be modeled as fractional Brownian motion or fractional Gaussian noise depending on if the signals are derived from cumulative effects of nerves and muscles. That is, they can be treated as signals with fractional dimension, and the value of its fractal dimension can be used to characterize the intensity of physiological signals. In this communication, a novel method of dimension estimation based on the calculation of spectral distribution function of discrete-time fractional Gaussian noise using Legendre polynomials as basis set is proposed. The effectiveness of this proposed method is demonstrated in the dynamic behavior of detrusor of the bladder and external urethral sphincter during micturition.     

粗粒度可重构结构的性能估计方法

在设计初期,估计粗粒度可重构结构的性能,对粗粒度可重构结构设计具有指导意义.在考虑局部数据存储器结构以及局部数据存储器与可重构阵列的接口结构的情况下,建立了粗粒度可重构结构的参数模型,使用改进的螺旋形绑定策略将应用算法DFG(Data Flow Graph)中的算子绑定到可重构阵列的处理单元上,提出了一种粗粒度可重构结构的性能估计方法.应用实例表明,在设计初期,该方法能得到周期精确的估计结果,有效地指导粗粒度可重构结构的设计.