压缩感知A*OMP重构算法的并行化与GPU加速实现

针对压缩感知系统实时应用的需要,探讨了A*OMP算法的并行设计及基于GPU的加速方法.将耗时长的矩阵逆运算转化为可并行的矩阵/向量操作,并结合算法本身的关联特性,进一步采用迭代法实现以降低其计算复杂度.利用GPU高效的并行运算能力,将算法中可并行的矩阵/向量计算映射到GPU上并行执行,在面向Matlab的Jacket软件平台上对整体串行算法进行了并行化的设计与实现.在NVIDIA Tesla K20Xm GPU和Intel(R)E5-2650 CPU上进行了测试,实验结果表明:对比CPU平台的串行实现,基于GPU的A*OMP算法整体上可获得约40倍的加速,实现了在保持系统较高重构质量的同时能有效降低计算时间,较好地满足了系统实时性的需要.     

掺镁氧化锌薄膜结构及其光学性质的研究

以氧化镁(MgO)掺杂的氧化锌(ZnO)陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了掺镁ZnO(ZnO:Mg)薄膜样品.通过X射线衍射仪和可见-紫外光分光光度计的测试表征,研究了溅射时间对ZnO:Mg薄膜晶体结构和光学性质的影响.结果表明:ZnO:Mg薄膜的结构和性能与溅射时间密切相关.随着溅射时间的增加,ZnO:Mg薄膜(002)晶面的织构系数减小、(110)晶面的织构系数增大,对应的可见光波段的平均透过率降低.溅射时间为15 min时,ZnO:Mg薄膜样品具有最佳的(002)择优取向生长特性和最好的透光性能.同时ZnO:Mg薄膜样品的禁带宽度随溅射时间增加而单调增大.与未掺杂ZnO薄膜相比,所有ZnO:Mg薄膜样品的禁带宽度均变宽.     

基于自适应低秩去噪的近似消息传递压缩感知恢复

图像隐含的低秩先验特性已被成功应用于去噪等图像恢复应用.考虑到自然图像具有的非平稳特性以及迭代重构中图像噪声强度的变化,提出了一种结合近似消息传递与自适应低秩去噪的图像压缩感知重构方法.根据迭代重构图像的噪声方差估计,自适应地调整分块图像的大小以及相似块组的规模,实现低秩去噪性能的有效提升,从而保证了迭代重构的收敛速度,并同时改善了重构图像的质量.大量实验结果表明:该方法在无噪和有噪观测环境下都具有较好的重构性能,且能够有效地保留图像的纹理细节信息.     

基于算术-几何均值比的改进型各向异性扩散斑点噪声抑制

在传统的基于各向异性扩散斑点噪声滤波算法DPAD的基础上,利用A/G代替CV在DPAD中的作用,提出了一种新的基于A/G的改进型各向异型扩散的斑点噪声抑制算法.仿真实验表明了该算法具有效性;在对纹理信息丰富的SAR图像处理中,基于CV的传统斑点噪声滤波器比基于A/G的斑点噪声滤波器表现要好;而在对具有大范围边缘、亮线和全向纹理等特性的SAR图像的处理中,改进的算法更具优势;两类算法互为补充.     

Dirac-Weyl半金属结中电磁控制的克莱因隧穿和电荷电导

从理论上研究了Dirac-Weyl半金属结中电磁控制的克莱因隧穿和电荷电导.研究发现:完美电子隧穿显著依赖于电势垒的大小、磁场幅度及其方向.当电势垒接近费米能时,该结构显示了明显的波矢过滤特性.通过调节磁场幅度和方向,可以获得任意入射角度的完美隧穿电子波矢.基于电子的透射概率,进一步计算了电势垒和磁场幅度对电荷电导的影响,通过选择合适的电势垒或磁场幅度,可以实现电子开关的功能.这些理论结果为设计基于Dirac-Weyl半金属结中纳米电子器件提供了基础.     

虚拟学习环境的设计研究

针对目前国内外虚拟学习环境支持培养学生实际操作能力的偏少、交互手段不足及尚不能智能化学习等问题,研究基于VRP(virtual reality platform)平台构建及扩展虚拟学习环境学习空间,研发了交互性虚拟实验环境、交互性虚拟课堂环境以及即时交流﹑智能测试系统﹑问题查询等认知工具,设计了虚拟导师和虚拟学伴以加强师生间、学生间的交流与协作. 该研究以实践性较强的电子课程为例,使得虚拟学习环境交互机制具体实施并得以改进,提供了有助于解决学习问题的新方法.      

压缩感知图像的块子带自适应稀疏表示规则化重构

针对自然图像信号的非平稳特性和不同图像块的变换域系数的分布差异较大, 基于分块图像子带自适应 稀疏表示规则化,提出了一种新的压缩感知图像重构方法．先利用非局部相似块组估计每个分块图像变换域各子 带系数的均值和标准差,再将图像块各子带系数进行去均值并关于标准差归一化, 最后将去均值归一化处理的子 带系数的l₁范数表示用于规则化压缩感知重构．由于块子带自适应稀疏表示更加合理地表达了稀疏系数的重要 性,使得重构图像能够更好地保留纹理、边缘等细节信息．大量的实验结果表明: 相比组稀疏表示的压缩感知重构 算法,该方法重构图像的峰值信噪比平均提高了0.69 dB．     

掺钛氧化锌半导体薄膜制备及其光学性质的研究

以二氧化钛(TiO2)掺杂的氧化锌(ZTO)陶瓷靶作为溅射源材料,采用射频磁控溅射工艺在玻璃衬底上沉积了ZTO半导体薄膜,利用可见-紫外光分光光度计、四探针仪测试以及多种光学表征方法,研究了陶瓷靶中TiO2含量对ZTO薄膜光学性质和光电综合性能的影响.实验结果表明:ZTO薄膜的折射率表现为正常的色散特性,其色散行为遵循有效单振子模型.TiO2含量对ZTO薄膜的电阻率、透过率、折射率、消光系数和光学带隙等具有不同程度的影响,当TiO2的质量分数为3%时,ZTO薄膜的电阻率最低、可见光平均透过率最高、光电综合性能最好.     

低复杂度的最小冗余再生码的矩阵构造方法

针对现有的基于矩阵的最小冗余再生码的构造方法中存在的编码和重构复杂度高及参数选择受到限制的问题,设计了一种矩阵实现的最小冗余再生码的构造方法.该方法通过改变数据矩阵和修复向量的结构,能够有效地减少最小冗余再生码的编码和数据重构的复杂度,同时参数的选择更加简单和灵活.