利用神经元结构的数字系统在线进化技术

现有基于逻辑门的底层硬件进化方法只能进化小规模数字电路,由此提出了一种硬件系统级在线进化方法。设计了一种适合系统进化的神经元结构,采用遗传算法（SGA）来实现数字电路的在线进化设计。以图像处理算法为例,讨论分析了进化参数选取对进化结果的影响,验证了系统级进化方法的高进化成功率、快速收敛性。实验结果表明,神经元结构的设计是正确的,所提出的系统级进化方法能用于大规模数字系统的在线进化。     

箱型梁桥分析的样条子域法

本文提出了一种可用于箱型梁桥分析的半解析方法，首先将箱型梁桥沿跨径方向分为多个子域，建立子域半解析位移场，然后将子域离散多个单元，并利用子域位移场将单元自由度转化为子域自由度，利用罚函数建立修正的势能泛函，导出结构总体刚度矩阵。     

平面问题p型广义协调元

本文利用广义协调元方法来构造ｐ型有限元，单元高阶形函数具有广义泡状的特性，用此法构造的ｐ型有限元与利用一维形函数的乘积来构造二维问题的形函数相比，系统性好、协调性可以调节，收敛性得到保证。     

数字演化硬件的函数级在线进化技术研究

采用基于现场可编程门阵列(FPGA)模型的数字电路函数级在线自适应进化方法,提出了一种新的有效的进化策略:根据目标电路的功能组成将目标电路分解为多个子模块单元,然后对多个子模块单元分别进行进化设计,再利用子模块单元进行预期目标数字电路的在线进化,以降低每一级进化的染色体长度和提高收敛速度.以4×2乘法器电路为例,用这种方法成功实现了数字电路在线进化,结果表明,与逻辑门级进化方法相比,该方法改善了在线进化时存在染色体过长、收敛速度缓慢、测试评估困难的状况,收敛速度提高了5倍左右.     

多分辨率样条平面单元

本文给出了多分辨率单元的基本概念，并以分段二次B样条函数为尺度函数建立了一种多分辨率平面单元。这是一类低阶、精度可调整的协调位移型新单元，可用于自适应有限元分析。参照本文的方法与过程可建立其它的一维、二维和三维多分辨率单元以及多分辨率板壳单元。     

WB法分析声腔的中频响应

分析振动-声的数值方法主要是基于单元的方法，如有限元和边界元。由于计算效率低，基于单元的方法在实际中约束在低频段。近年来，基于间接Trefftz法的WB（Wave Based）法得到了发展。与基于单元的方法相比，结构和声域都不再需要划分成更小的单元以及在每个单元内采用简单、近似的形函数来求解动力学方程，而是整个域内的压力场由精确满足动力学方程齐次部分的波函数和满足动力学非齐次方程的特解函数组成。波函数的常数系数通过加权余量或者最小二乘法得到。基于二维的例子讨论了这种方法的收敛特性并与有限元结果进行了比较。结果表明WB法比有限元法计算效率更高以及更好的收敛特性。     

基于频响函数和遗传算法的结构损伤识别研究

提出一种基于频响函数和遗传算法的结构损伤识别方法.以单元刚度折减因子为遗传算法的优化变量,以测试频响函数和计算频响函数的形状相关系数来构造遗传算法的优化目标函数和适应度函数;为克服二进制编码的缺点,采用浮点数编码方案;最后通过一个桁架结构模型进行数值模拟,计算结果表明,即使在考虑一定测量噪声水平的情况下,仍然能够准确识别出结构的多处损伤,验证了该方法的有效性和可行性.     

梁杆结构二阶效应分析的一种新型梁单元

推导了一种计及梁杆二阶效应的新型两结点梁单元。首先依据插值理论构造了三结点Euler-Bernoulli梁单元的位移场:使用五次Hermite插值函数建立梁单元的侧向位移场,二次Lagrange插值函数建立梁单元的轴向位移场,进而由非线性有限元理论推导了单元的线性刚度矩阵和几何刚度矩阵,然后使用静力凝聚方法消除三结点梁单元中间结点的自由度,从而得到一种考虑轴力效应的新型两结点梁单元。实例分析表明,此新型梁单元具有很高的计算精度,使用此单元进行梁杆结构分析可获得相当准确的二阶位移和内力。     

一种提高数值解精度的新方法

本文探讨在数值流形方法中使用一种改进数值精度的数值方法，即通过提高数值流形方法中各物理覆盖上的覆盖函数的阶次来实现提高数值解的精度之目的，在整个过程中，单元网格保持不变。通过算例对本文的进行检验，数值结构表明了算法的正确性。     

基于单位分解法的实体壳广义单元模型

基于单位分解的广义有限元法的逼近空间由单位分解函数和局部覆盖函数构成,采用传统有限元形函数作为单位分解函数,其局部覆盖函数的定义不依赖于有限元网格.以十六结点六面体等参单元形函数作为单位分解函数,采用一阶多项式局部覆盖函数建立了十六结点六面体广义单元.在此基础上利用广义有限元法可以灵活构造各向异性逼近空间的特点,根据薄壳的变形特性,对壳体法向挠度和切向位移分别采用一阶和零阶多项式局部覆盖函数,构造了实体薄壳广义单元.计算结果表明:十六结点六面体广义单元和实体薄壳广义单元用于板壳结构分析时具有比相应的常规实体单元更高的收敛性和求解效率,且实体薄壳广义单元比十六结点六面体广义单元具有更高的求解效率.     

采用小波与神经网络的高效图像数据压缩方案

通过构造特别的映射、整函数和BP神经网络,获得一套基于神经网络的无损数据压缩方案。由于该方案能压缩已被小波编码压缩过的数据,因此将其嵌套入一好的小波编码系统就可以获得一种基于小波与神经网络的高效图像数据压缩方案。实验证明,该高效方案对于Lenna图像的压缩比为43∶1, 并且恢复的图像有较好的视觉效果。     

基于复用模型的高速光电扫描仪性能的改进研究

提出了一种基于FPGA和DDRⅡ的JPEG图像压缩模式。在此基础上完成了A3高速光电扫描仪的设计与实现,解决了高速扫描仪中硬件资源与扫描速度相互制约的问题。通过内外存储器流水式复用模型,在降低片上RAM消耗的同时构建灵活、快速的大数据量存储与传输模式。采用高效的分时复用数据链路实现JPEG图像压缩,进一步提高硬件模块的压缩和传输速度。对采用中低端FPGA芯片设计的A3高速扫描仪的测量结果表明,在300 dpi分辨率下扫描A3幅面纸张的速度可达140面/min,扫描延时小于1 ms,压缩前后峰值信噪比高达86.9dB,完全满足高端高速扫描仪的要求。该模式的实现极大地降低了高端高速光电扫描仪对于硬件资源的要求,也可推广应用到其它幅面的高速光电扫描仪中。     

分步式并行MQ编码及其VLSI设计

针对MQ编码的环路反馈结构的高复杂度对实现快速图像压缩硬件的限制,研究分析了MQ编码的基本算法,提出了"区间编码"和"位填充"之间有一定的独立性,可用先进先出(FIFO)管道连接后并行处理的思想,并设计了一种适合MQ编码算法特点的异步流水线与有限状态机(FSM)相结合的分步式并行结构.该结构简单合理,FIFO管道的引入可支持异步流水电路,FSM的动态优化策略有效地防止了流水的阻塞,复杂环路的逐层分解显著降低了编码的反馈效应,根据程序运行过程中的数据操作动态特征,利用概率统计规律和状态机分割减小了系统的关键路径长度.该结构的资源利用率高,现场可编程门阵列(FPGA)原型系统最高时钟工作频率为233MHz,吞吐率与其它同类结构相比有明显提高,达到116.5Mbps.     

油气管道缺陷漏磁图像的小波压缩技术研究

针对漏磁信号的特点,提出了基于小波分析的缺陷漏磁图像压缩方案。该方案通过调整正交函数零极点位置来设计小波基函数,利用该函数对图像作小波变换,对获得的各级小波系数用更新的JPEG图像压缩表阈值量化,再用算术编码方案处理量化结果,从而得到压缩的图像。试验结果表明,当压缩比小于30%时,图像压缩引起的失真不会对缺陷分析产生影响。     

自组织进化算法及计算机艺术图象的生成

研究了自组织自增殖进化计算的建模与编码理论方法，仿效自然界生物的进化机制是本文方法的基本依据，利用细胞自动机的自增殖机理，本算法可有效生成具有特殊规律的计算机图象，它们可用作进行建筑配景及室内装饰设计的基本图案。     

JPEG基线算法对BP神经网络图像压缩处理的影响

根据BP神经网络图像压缩处理中,存在对图像信息高低频部分处理质量不同和边缘效应等问题,提出了采用JPEG基线算法于BP神经网络图像压缩处理结构中,建立了该系统。并采用灰阶Lena图像进行实验,通过实验分析发现,采用这种新的结构来处理图像,不仅可以得到较大的压缩比,而且具有较好的峰值信噪比。实验结果证明这种具有自适应性的图像处理方法,不仅可行,而且能高效、稳定地重建图像。     

HEV动力总成硬件在环仿真系统的研究与开发

硬件在环仿真技术是现代控制系统设计中先进的技术手段。结合混合动力汽车(HEV)动力总成控制单元(PCU)的开发要求，分别从硬件在环仿真系统(HILSS)的硬件和软件两个方面对HEV动力总成HILSS进行了设计开发工作。开发的HILSS应用于HEV动力总成控制单元的设计开发和功能测试，提高了系统的设计效率和设计水平。     

基于FPGA的卫星图像模拟源系统设计

作为星上的有效载荷, 星载图像压缩设备必须经过严格的测试后方能投入使用. 如果在每一次的测试过程中, 压缩设备均与其前端体积庞大的 CCD 相机系统对接, 势必会造成时间和物力的浪费. 为了保证星载图像压缩设备研发和测试的顺利进行, 本文设计了一套卫星图像模拟源系统, 以模拟多路 CCD 相机数据. 系统基于 FPGA 和 LAN91C111 搭建, 可以在联网和自动两种工作模式下工作. 为了满足 17 路图像数据同时发送的要求, 采用了 MicroBlaze 和 VHDL 联合编程实现 SDRAM 的高速读写控制. 测试表明, 该图像模拟源能满足各项设计指标.     

3‐D spatiotemporal subband decomposition of image sequences by mathematical morphology

Abstract

An efficient 3‐D spatiotemporal image sequence decomposition method using mathematical morphology is described in this paper. The method can be used to decompose the spectrum of the input signal into 8 and 4 spatiotemporal subband images. It does this using two different sets of structuring elements. After decomposition, each band image can be decimated and coded for data transmission. This subband pyramid scheme preserves the number of pixels which existed in the original image, has an efficient hierarchical data structure, and allows parallel implementation. Therefore, this scheme has great potential for High Definition Television (HDTV) coding, multimedium video compression, etc. As regards filtering, the unique advantages of morphology over the linear filtering approach are: 1) it utilizes direct geometric interpretations; and 2) it is simple and efficient when used in conjunction with parallel/pipelining hardware. Some image sequence examples are given to show the effectiveness of this approach.     

基于码率预分配编码技术的高分辨率航测图像压缩

由于需要对大面阵航空CCD相机带来的庞大航测图像数据进行压缩,在研究多种图像压缩算法的基础上提出了一种基于比特位平面编码的码率预分配图像压缩算法(RPCA)。首先将图像进行多级整数小波变换,以去除图像像素之间相关冗余。根据率失真理论并结合各个子带对图像重建质量的重要性原则,编码前事先确定每个子带在总码率一定的情况下各个子带在实际编码中应当分配的码率大小,再利用自适应MQ算术编码对每个子带比特平面进行熵编码,从而得到细致的嵌入式码流。实验仿真结果表明,该RPCA码率分配精准,图像压缩质量与JPEG2000标准相当,且支持无损到有损的任意倍率图像压缩,但复杂度低于JPEG2000标准,适合于硬件的高速实现。