采用大规模专用OSDC芯片的数字视频混合器研究

讨论了基于大规模OSDC(0n Screen Display Control)集成电路的数字视频混合器(Video Digital Mixer)的设计原理．数字视频混合器广泛应用于高速公路、治安卡口、十字路口等交通管理领域，对于自动化和智能管理有着重要的作用．现在普遍使用的数字视频混合器存在功能单一、无法显示彩色字符、采用低速的串行通信接口、字库容量小、没有时间日期显示、字符显示和视频信号无法同步等问题．所述的数字视频混合器实现了在输入的视频信号上叠加可自定义的字符或图符，通过PC机的PCI接口实现对字符显示的位置、字符的大小、字符的颜色等的控制．内置的时间、日期控制器可以协同控制单元实现平滑、无闪烁的时间和日期显示．采用带看门狗功能中央处理期能够保证系统的高度稳定，独特的双端口总线实现了对闪存的单向写入和双向读出。对所用到的主要集成芯片的功能和特点进行了说明．将采用大规模集成电路设计的数字视频混合器和以前使用中小规模集成电路设计的数字视频混合器进行了对比。得到了非常显的技术进步．     

基于精英蚁群算法的交通最优路径研究

随着交通规模的增大,人们对自驾出行的质量需求越来越高,而在当前的交通最优路径选择的研究中,大多只考虑静态的交通路网场景,且忽略了通过交叉口时的代价,造成计算结果和实际行驶的代价之间误差较大.针对这一问题,基于Petri网络,建立了更精确的多因素道路交叉口交通路网模型,提出了基于精英蚁群算法的交通最优路径选择算法,并对经典蚁群算法提出两个方面的改进:第一,在信息素浓度的初始化过程中加入主干道引导和行车方向的引导,以加快蚂蚁群初始的搜索速度;第二,在全局信息素浓度更新时,使用双精英蚂蚁策略,采用相互约束的方式更新两条最优路径上的信息素浓度,解决了算法过早陷入停滞的问题,且计算出多个可供选择的路径.仿真结果表明,该算法在保证收敛性的同时,将搜索到最优路径的概率提升至100%;同时,在得到最优解概率均不低于90%的前提下,该算法的收敛速度是其他算法的数倍.     

基于机器视觉的LED大屏亮度一致性检测与矫正

LED屏幕在现代交通中应用十分广泛,但是随着使用时间的增加,每个LED灯的亮度会出现不同程度的衰减,从而导致整个LED屏幕整体亮度不一致.提出一种基于机器视觉技术的屏幕亮度不一致性的检测和矫正方法.实验中通过对采集的LED图片进行仿射变换、色彩空间转换和形态学滤波、单灯珠定位与亮度提取等操作,可以获得所有LED灯珠的相对位置信息与近似呈现正态分布的亮度信息.根据人眼对亮度的敏感程度选取出最佳亮度值,将高亮度灯珠抑制到最佳亮度值,实现对LED大屏亮度一致性的矫正.通过对72×384的LED屏幕测试,不仅能够100%获得所有LED灯珠的亮度信息、位置信息,而且系统的运行速度和稳定性明显优于已有测量方案.     

小波神经网络的毫米波雷达目标一维距离像识别

将小波变换和反向传播神经网络理论结合，设计一种小波神经网络结构。由于小波变换在时间和频率空间所具有良好的定位特性，使小波神经网络可对输入输出数据进行多分辨的学习训练。介绍神经网络的数学框架和该网络的学习算法。根据毫米法频率步进雷达目标一维距离像所给出的信息，将所提出的小波神经网络用于3种实际雷达目标的识别。实验结果表明，小波神经网络收敛速度快、识别率高。     

基于无线传感器网络的桥梁结构健康监测

对于大跨度桥梁的结构健康监测,传统的人工检测方法存在主观性强,整体性、时效性差等不足.目前广泛使用的有线健康监测在应用中也存在着布线难,系统易受环境影响等困难.利用无线传感器网络技术对桥梁结构健康状态进行监测,不仅保留了有线健康监测的优点,而且弥补了其在应用中的不足.文章首先对整个系统的组成进行了说明,接着分别对无线传感器网络节点以及基站的组成和作用进行了说明.在此基础上,提出温度漂移对无线传感器网络节点的加速度传感器输出的影响,并对如何利用温度补偿技术来校准加速度传感器的输出值进行了探讨,且给出了数据校准前和数据校准后的对比图.接下来,提出节点时钟同步的必要性,并对网络的时钟同步原理进行了探讨.在润扬长江大桥锚索上安装无线传感器网络节点,利用节点采集锚索的振动信息,并将其发送到基站节点.经数据分析可以得出锚索的振动频率,根据振动频率,便可以分析其受力情况,最终可以判断桥梁的结构健康状态.     

遗传算法交叉算子性能对比研究

就交叉算子性能对比问题，提出了算子子代在海明距离上分布的分析方法，对遗传算法中常见的单点、双点和均匀交叉算子子代生成空间上子代生成特点进行了系统分析，并使用具有代表性的NK Landscape上两种基因关联模型(NK_R．ND和NK_ADJ)和两种遗传算法模型(SGA和SSGA)进行试验，试验结果表明不存在算子性能的绝对差异，实际问题基因间的关联紧密度及遗传算法模型对交叉算子性能有很大影响，当解空间基因位置关联紧密时应用双点交叉算子性能最好，而均匀交叉算子性能受SGA和SSGA的影响最小．     

NTSC视频信号的数字解码方案研究与实现

当前数字电视发展速度很快,在个别地方甚至已经开始逐步普及,但是由于经济,技术等原因,在电视广播领域,模拟电视广播还将在很长一段时间内占据主导地位.在不改变现有模拟电视广播系统的条件下,如何有效的提高视频图像的质量已经成为一个热门的话题.将数字解码技术用在改善传统的模拟电视广播质量上,用数字方法提高模拟视频的图像质量,和传统的模拟视频解码相比,解码性能较高,并且为后端数字视频处理提供优质视频源.对于模拟视频信号的解码系统,亮色分离和色度解调是视频解码的两个关键点.对于NTSC（national television system committee）制式的视频解码,当前已有的几种优质的解码算法中,亮色分离均用3D自适应梳状滤波,色度解调采用数字锁相环,均能实现优质的视频解码效果,但其共同点为算法复杂,硬件实现难度大,成本高.本文在深入研究NTSC制式编解码的基础上提出一种精简高效的数字解码方法,将传统的NTSC制式彩色全电视信号,通过高速高分辨率的FPGA（field programmable gate array）硬件采集系统转化为数字视频流,提出一种改进型自适应2D梳状滤波器进行亮色分离,相比3D梳状滤波器,在满足视频解码质量需要的基础上大幅度简化了算法,利用相位估计法恢复色同步副载波,相比数字锁相环,除简化了算法外,还避免了数字锁相环偶尔失锁的可能,且对前端视频数字化采集的采样率无特殊要求.解码后的视频分量信号可在数字视频设备上直接显示,并可为后端的数字视频图像处理等提供优质的数字视频信号源.该解码算法在MATLAB上模拟,具有解码后的图像质量良好,运算速度快和解码系统精简等特点.     

变异率和种群数目自适应的遗传算法

提出了针对个体变异率和种群数目的2种自适应方法.算法中个体变异率根据其适度值在种群中的排序自适应调整,使优良个体具有较小的变异率继续进化,而使种群中较差个体具有较大变异率,增强了种群搜索能力.同时根据种群个体适度值方差动态调整变异率曲线,种群数目调整则根据最优个体更新率动态增大,以动态适应解空间的规模避免采样误差造成的进化停滞.通过在不同尺度的NK Landscape上与传统的简单遗传算法(SGA)比较可得,2种自适应方法的引入对遗传算法的寻优能力有了明显改进.     

一种无锁相环的高精度数字视频彩色解码方案的研究

在模拟解码系统中,为了配合不同制式的信号,采用了多个不同频率的晶振,根据制式来进行切换,在模拟锁相环路的控制下跟踪色载波 在数字解码系统中,使用不同累加步长的数控振荡器来代替晶振,在数字锁相环的控制下跟踪色载波.全数字解码系统具有结构简单、精度高等优点,但设计较为复杂,并且对采样频率有要求,需要采样频率接近色载波频率的整数倍,否则数字鉴相会出错,故对于非整数倍采样的信号,需要先重采样至整数倍采样的信号才能使用数字色载波锁相环.各种视频制式的色载波频率都有严格的规定,故在一些数字视频解码系统中,为了简化设计便将色载波频率设为标称值,直接估计每行色载波的起始相位来进行解码.对于广播电视信号,由于其色载波频率精度极高,当使用这种方案时效果较好 对于非标准电视信号,如录像机等,其色载波频率会发生小幅漂移,而高精度的色载波对保证色调的严格不失真很重要,此时如果仍然采用无锁相环的解码方案,就会影响画面质量.本文提出了一种在50MHz采样率下,不采用数字锁相环同时又能跟踪非标准电视信号色载波频率漂移的数字视频解码方案.PAL制电视信号的色同步在50MHz采样率下有120个采样点.通过搜索机制获得合适的64个采样点,作乘累加运算以获得所需的两个DFT变换系数,根据频谱校正的原理得到了每行色载波的起始相位 在PAL制中,每场起始处有20行左右的黑电平信号,对其中8行的色载波相位利用相位展开算法展开,用最小二乘法建立线性回归模型进行拟合,获得展开相位的梯度,经过计算得到色载波频率的估计值,接着使用该帧的频率估计值和每行的相位估计值恢复出本地高精度的色载波进行色差信号的解调.文章最后给出了使用从电视信号发生器中采集的数据进行彩色解码的仿真结果.     

自由采样下视频信号的时序提取与数字行锁相的研究

视频解码系统在电视机处于核心地位,负责将复合全电视信号解码成红绿蓝三色信号供显示器显示．其实现机理有多种方案,目前有全模拟型、数模混合型和全数字型等,其中全数字方案最有前景,符合数字电视的发展需要．本文提出了在全数字视频解码系统中,一种进行时序信息提取和全数字行锁的新方法．在视频信号数字化时,常规方法是使用模拟锁相环对采样率进行控制以达到同步采样,这增加了设计的复杂度和解码系统的成本．为简化采样系统的硬件架构,设计让产生采样时钟的晶振处于自由振荡模式,采样芯片使用50MHz的固定频率对视频信号进行自由采样,采样点的行同步化过程在全数字域中通过信号处理算法实现．本方法省去了大量模拟器件的辅助,并且锁相精度比传统方法更高．首先需要提取数字视频流的时序信息,这里使用匹配滤波器法来寻找行、场同步信号的起始位置和进行奇偶场识别,与常规的电平切割法相比,实现方便,具有较好的噪声抑制性能．在此基础上,提出了使用改进的双向差分模型对视频行同步信号进行线性回归拟合求小数相位的方法,从而进一步提高了行同步起始位置的精度．同时,利用本系统采样率较高的特点,提出了带信号延时比较器的梳状滤波器的亮色分离方法,改善了亮色分离的效果;提出了一个实用的数字行锁相环,来滤除提取到的行同步起始位置的相位噪声,给出了详细设计并分析了相关性能．环路结合以辛克函数为内核的高阶插值滤波器对视频亮色信号进行重采样,实现了数字行锁相．实践证明,以上算法行之有效,取得了较好的效果,文章最后给出了使用从电视信号发生器中采集的数据进行解码的仿真结果．