直方图计算的数据并行实现方法

灰度直方图计算是图像分割与图像灰度变换等图像处理操作中一种重要的分析工具。本文将首先讨论直方图计算在单处理机上的执行效率,并讨论两维处理元阵列上直方图计算的数据并行实现方法,然后以每个处理元中至少有256个寄存器的一维处理元阵列为应用背景,提出了一种新的直方图计算的数据并行实现方法,使处理元阵列的执行效率达到了每个像素只需1次数据并行的计数操作。     

基于SIMD PE阵列的DCT数据 并行实现方法研究

 本文为满足G级像素帧的实时性处理需求,针对DCT变换计算量大和常规处理中并行度不足的问题,提出一种基于SIMD PE阵列的DCT数据并行实现方法.该方法因PE阵列本身所具有的可裁减特性,可应用于不同并行度需求的嵌入式系统中.文中提出一种基于PE标识的数据并行操作方式, 不但解决了局部计算中的"PE自治"问题,又省去了数据寻址时间开销.该操作方式规则、简洁,满足SIMD操作规则性强的要求,符合并行处理技术的发展方向.     

一种基于一维SIMD PE阵列的控制器设计

提出了一种基于PIM并行计算机体系结构的一维多媒体处理SIMD阵列,实现了基于该阵列的控制器,给出了该控制器的主要部件和指令格式,介绍了PE阵列控制;最后,给出了基于该体系结构的指令执行仿真结果.     

基于多核CPU和GPU的高光谱数据并行几何校正

针对高光谱几何校正计算复杂,大数据量频繁传输降低处理效率,无法满足实时需求等问题,提出基于多核CPU和GPU的并行计算模型。实现基于GPU的并行几何校正,并引入流水线并行思想提出基于多线程的数据读写优化方法,实现重采样部分的数据I/O优化。应用航空推扫成像仪所得高光谱数据进行实验,验证该方法能够有效地隐藏部分硬盘与内存间的数据I/O时间,几何校正加速比达到4.03,在基于GPU的并行计算基础上提高了1.74倍。     

卷积计算的数据并行实现方法

基于局部线性滤波函数的大多数图像处理操作,都可以表示成图像数据与一个权值样板的卷积.对于N×N的图像和M×M(M＜N)的模板,卷积算法在单处理机上用传统的方法实现需要O(N2M2)时间.显然它应当采用数据并行的处理方法来实现.本文较详细地讨论了卷积算法在局部寄存器个数受限与不受限情况下的两维处理元阵列的数据并行实现方法,提出了一种适用于具有有限局部寄存器的-维处理元阵列的卷积并行算法,并对算法的复杂度进行了分析.     

在VLIW处理器上实现视频图像的运动估计算法的方法

利用超长指令字(VLIW)处理器处理单指令多数据(SIMD)的优势,采用加速SIMD指令计算的数据拼接方案和多方向并行搜索方法以及适合图像数据复用的插值图像存储结构,优化实现了一个高效的ME软硬件结合的架构,分别在TMS320C64××及自行设计的LILY Processor上实现了H.264的QCIF图像数据的搜索及H.263的CIF图像数据的搜索.测试实验表明ME的搜索速度提高了3倍到15倍.     

高速几何校正卡设计与实现

机载航拍摄影时,地球曲率和飞行器的姿态变化会引起传感器倾斜,传感器倾斜拍摄使图像产生几何畸变。研究了基于坐标变换与重采样的几何校正方法,有效地矫正了图像的几何畸变,并设计了适用于机载航拍图像几何校正的集成了8片TS201芯片的高速处理板卡。经工程验证,该图像校正板卡充分满足图像几何校正对运算速度和存储容量的要求,能够快速准确地实现几何校正。     

实时电子数字稳像系统并行处理的快速实现

电子数字稳像系统待处理的数据量和计算量非常大,其实时性要求使得系统必须具有很高的数据处理速度。结合图像视频数据处理高度并行化、重复性处理的特征,在程序编制上,采用并行处理方法,利用单指令多数据流(Single Instruction Multiple Data, SIMD)、流水线SIMD技术和多线程设计方法。采用块匹配法进行运动估计,以总绝对差作为匹配准则,以菱形搜索与三步快速搜索相结合的综合搜索策略,减少了运算量,进一步加快了处理速度。同时,使用Kalman低通滤波方法去除图像的高频抖动,而保留了平滑的全局运动,保证了系统的有效性和鲁棒性。通过这些措施,在普通PC机上实现了系统的高效实时处理。     

基于PCA网络的快速子空间分解及其维数估计

提出了一种基于主分量分析（PCA）神经网络实现子快速子空间分解及其维数估计的新方法。该方法不需要估计数据协方差矩阵和特征值分解,只需将阵列数据输入到PCA网络,通过网络权值的无监督自组织迭代即可同时完成子空间分解及其维数估计。因此该方法具有运算量小和复杂度低的特点,易于实时处理。计算机仿真验证了该方法的有效性。     

基于改进的BSP模型的红外图像并行处理研究

针对导弹末制导红外图像处理实时性要求,分析了红外图像并行实时处理算法及其集群计算机的实现,建立了适应于实时处理的BSP改进模型和集群并行处理软件系统,并给出了红外图像并行处理算法的实现方法.研究了应用提升小波实现图像并行处理算法及实现,进而分析了算法性能,推导出了加速比模型.实验验证了其有效性.     

基于GPU的数学形态学运算并行加速研究

数学形态学运算是一种高度并行的运算,其计算量大而又如此广泛地应用于对实时性要求较高的诸多重要领域。为了提高数学形态学运算的速度,提出了一种基于CUDA架构的GPU并行数学形态学运算。文章详细描述了GPU硬件架构和CUDA编程模型,并给出了GPU腐蚀并行运算的详细实现过程以及编程过程中为充分利用GPU资源所需要注意的具体问题。实验结果表明,GPU并行数学形态学运算速度可达到几个数量级的提高。     

基于DSP＋FPGA的高速通用实时信号处理平台设计

为了数据采集处理设备小型化、智能化和一体化,完成大量数据的采集和实时处理,并通过特殊算法完成复杂运算的目的,本文杓建了一种基于DSP＋FPGA的信号处理平台。该平台采用FPGA来实现FFT运算,利用DSP来完成频域信号的分析和处理以及与上位机的通信,应用CPLD来完成整个系统时序控制。该平台主要特点是硬件电路器件具有实时快速的执行速度,并使用了低功耗、低成本的DSP芯片。     

System design for pixel-parallel image processing

A system design for performing low-level image processing tasks in real time is presented. The design is based on large processor-per-pixel arrays implemented using integrated circuit technology. Two integrated circuit architectures are summarized: an associative parallel processor and a parallel processor employing DRAM cells. In both architectures, the layout pitch of one-bit-wide logic is matched to the pitch of memory cells to form high-density processing element arrays. The system design features an efficient control path implementation, providing high processing element array utilization without demanding complex controller hardware. Sequences of array instructions are generated by a host computer before processing begins, then stored in a simple controller. Once processing begins, the host computer initiates stored sequences to perform pixel-parallel operations. A programming framework implemented using the C++ programming language supports application development. A prototype system employs associative parallel processor devices, a controller, and the programming framework. Three sample applications, smoothing and segmentation, median filtering, and optical flow, establish the suitability of the system for real-time image processing     

一种基于双端口RAM的高速数据采集系统设计

文章给出了一种基于双端口RAM技术的高速数据采集系统的设计。采用将高速双端口RAM映射为主机内存并构造成环状缓冲区的方法,实现了高速DC数据流实时采集与主机处理的并行操作。     

适用于片上并行计算阵列的超精简处理器架构

提出一种超精简处理单元架构。该处理单元基于运算-跳转式单指令处理器体系。使用指令优化和内部总线上加速器,该处理单元能够执行传统算术运算式单指令处理器难于执行的高效位运算以及执行效率较低的数据转移操作。以该处理单元构成的片上大规模并行计算阵列可用于图像处理等局部性强、实时性要求高的计算任务。包含有该处理单元架构的16 16的原型阵列已经在FPGA上实现,性能达30.7GOPS@120MHz,平均功耗39.5mW。     

Reconfigurable Morphological Image Processing Accelerator for Video Object Segmentation

Video object segmentation is an important pre-processing task for many video analysis systems. To achieve the requirement of real-time video analysis, hardware acceleration is required. In this paper, after analyzing existing video object segmentation algorithms, it is found that most of the core operations can be implemented with simple morphology operations. Therefore, with the concepts of morphological image processing element array and stream processing, a reconfigurable morphological image processing accelerator is proposed, where by the proposed instruction set, the operation of each processing element can be controlled, and the interconnection between processing elements can also be reconfigured. Simulation results show that most of the core operations of video object segmentation can be supported by the accelerator by only changing the instructions. A prototype chip is designed to support real-time change-detection-and-background-registration based video object segmentation algorithm. This chip incorporates eight macro processing elements and can support a processing capacity of 6,200 9-bit morphological operations per second on a SIF image. Furthermore, with the proposed tiling and pipelined-parallel techniques, a real-time watershed transform can be achieved using 32 macro processing elements.     

压缩感知理论在空管数据处理技术中的应用综述

智能化空管运行系统需要形成基于空管运行数据的管制运行安全态势感知能力。结合压缩感知新体制数据处理技术以及团队近期研究成果,展望未来空管运行数据处理主要研究方向,重点论述压缩感知在机场场面监视、场面视频实时追踪、广播式自动相关监视系统缺失数据恢复、管制运行语音增强、低空域航空器定位等方面的应用,可为制定未来空管运行数据处理总体框架及实施路线图提供新参考,为智慧空管的科学研究和工程应用提供数据支撑。     

基于卡尔曼滤波数据融合的温室监控系统

为实现温室农作物生长数据的实时采集和监测,设计了基于多传感器的无线监控系统.系统介绍了卡尔曼滤波的数据融合算法的实现及仿真,结果表明,卡尔曼滤波算法可以有效降低采样点数,提高传感器测量精度,耗能低,实时性好.农户通过上位机就能实时掌握草莓生长环境信息,利用融合后的数据控制执行机构进行相关操作,从而达到高产的目的.     

High-Speed Control of IPMSM Drives Using Improved Fuzzy Logic Algorithms

This paper presents an improved fuzzy logic controller (FLC) for an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) for high-performance industrial drive applications. In the proposed control scheme for high-speed operations above the rated speed, the operating limits of IPMSM are expanded by incorporating the maximum torque per ampere operation in constant torque region and the flux-weakening operation in constant power region. The power ratings of the motor and the inverter are considered in developing the control algorithm. A new and simple FLC is utilized as a speed controller. The FLC is developed to have less computational burden, which makes it suitable for real-time implementation, particularly at high-speed operating conditions. The complete drive is implemented in real-time using digital signal processor (DSP) controller board DS 1102 on a laboratory 1-hp IPM motor. The efficiency of the proposed control scheme is evaluated through both experimental and computer simulation results. The proposed controller is found to be robust for high-speed applications     

A programmable image processing system using FPGAs

Real-time image processing usually requires an enormous throughput rate and a huge number of operations. Parallel processing, in the form of specialized hardware, or multiprocessing are therefore indispensable. This piper describes a flexible programmable image processing system using the field programmable gate array (FPGA). The logic cell nature of currently available FPGA is most suitable for performing real-time bit-level image processing operations using the bit-level systolic concept. Here, we propose a novel architecture, the programmable image processing system (PIPS), for the integration of these programmable hardware and digital signal processors (DSPs) to handle the bit-level as well as the arithmetic operations found in many image processing applications. The versatility of the system is demonstrated by the implementation of a 1-D median filter.