基于梯度方向的反马赛克算法

目前数字图像采集系统中采用的反马赛克算法存在插值伪像严重、算法计算量大等问题.为了解决上述问题,本文提出了一种基于梯度方向的反马赛克算法,可提升实际应用中反马赛克处理性能.计算当前像素位置水平和竖直梯度,并据此完成G分量的插值恢复,采用双线性插值完成R分量和B分量恢复并用G分量进行校正处理.从复合峰值信噪比（CPSNR）以及计算量两方面将本算法与其他典型算法进行对比,本文算法以更低的运算量,获得优秀的反马赛克性能.这种高性价比的特点有利于其未来完成硬件电路实现,并应用于实时成像等高技术领域.      

基于高效率视频帧内编码的快速编码单元和预测模式决策算法

针对高效率视频编码采用四叉树分割和35种模式预测等技术来提高视频编码质量,但引起算法复杂度剧增这一问题,本文利用当前编码单元及其相邻单元空间相关性对当前编码单元分割模式进行预测,从而快速决策编码单元的分割模式.此外,通过跳过若干低概率预测模式的率失真最优化处理过程,实现了一种快速的预测模式决策算法.测试结果显示,提出的算法可以平均减少53%的编码时间,并保持BDBR仅为1.17%的良好编码质量.      

基于酉变换ESPRIT的相干信源DOA估计算法

为了增强重构Toeplitz矩阵算法的估计性能,降低计算复杂度,提出了适用于相干信源波达方向估计的Toep UESPRIT算法。它使用利用旋转不变性的信号参数估计代替多重信号分类,避免了谱搜索,并且在构造Toeplitz矩阵的基础上,两次构建centro Hermitian矩阵,利用酉变换将复数域的特征值分解和总体最小二乘问题的求解实数化,使计算量大大降低。同时,由于centro Hermitian矩阵的构造过程重复利用了接收数据,估计精度得到大幅提高。实验仿真和分析证明了该算法的正确性和有效性。     

面向端到端目标检测神经网络的高效硬件加速系统设计

针对神经网络目标检测系统在硬件资源受限与功耗敏感的边缘计算设备中应用的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）实现的YOLOv3-Tiny神经网络目标检测硬件加速系统. 利用网络结构重组、层间融合与动态数值量化,缩减YOLOv3-Tiny网络规模. 基于通道并行与权值驻留硬件加速算法、紧密流水线处理流程与硬件运算单元复用,提升硬件资源利用效率. 所设计的端到端目标检测加速系统被部署在UltraScale+ XCZU9EG FPGA上,达到了96.6 GOPS的吞吐量与17.3 FPS的检测帧率,功耗为4.12 W,并具有0.32 GOPS/DSP与2.68 GOPS/kLUT的硬件资源利用效率. 在保持高效准确目标检测能力的同时,硬件资源利用效率优于其他已有的YOLOv3-Tiny目标检测硬件加速器.      

具有噪声鲁棒性的三维磁性纳米粒子成像快速重构方法

为提升磁性纳米粒子三维成像和重构速度,降低三维重构对采样投影数据完备性要求,针对含噪声投影数据三维重构优化问题,本文提出了一种具有噪声鲁棒性的三维磁性纳米粒子成像快速重构方法（noise-robust 3D sparse sampling magnetic particle imaging,3D NRSS-MPI）. 该算法通过求解一个由MPI投影成像正向模型l₂范数和稀疏正则约束建立的凸优化问题实现3D MPI图像重构. 模型不受MPI扫描轨迹限制,为不断发展的MPI新技术提供了普适性的基础模型;建立的三维全变分稀疏算子（3D total variation sparse operator, 3D TV Sparse Operator）利用MPI先验信息提升含噪MPI投影数据三维重构的鲁棒性,且可以进行无矩阵运算,大幅提升了运算效率. 通过点源和冠状血管模型成像实验表明,在1/4欠采样下,本文3D NRSS-MPI方法可以有效消除重构图像星状伪影,获取较高的图像信噪比,同时冠状动脉重建结构相似性超过0.701,可以准确地对欠采样、有噪声的MPI数据进行快速而稳健的重建,有效缩短了4倍成像和重构时间.      

基于树状图的波形数字滤波器拓扑结构优化方法

针对常规波形数字滤波器（wave digital filter,WDF）拓扑结构表达效率低下、结构易混乱的问题,本文利用适配器的可拆分性,提出基于WDF二叉树的拓扑结构表达方法,使等效电路结构清晰直观,从WDF二叉树的形态可迅速获知等效电路的模块并行度、最长路径等关键信息.此外,本文结合WDF端口适配器的端口对称性,进一步提出WDF二叉树的优化方法.通过对满足要求的结点及附属子叶进行位置交换,令二叉树更为扁平、缩短"入射-反射"过程的最大路径长度,使WDF-FPGA仿真系统的模块并行度和仿真速度得到提升.电路仿真模型优化后的反射步长减少42.86%、入射步长减少38.9%,总运算时间降至0.366 ms.      

磁性纳米粒子成像高灵敏度正交接收系统

本文通过有限元分析设计高灵敏度磁性纳米粒子成像正交接收系统，提升MPI信号检测灵敏度和磁场匀质性，用于预临床小动物级MPI成像。设计的正交接收线圈组新增加x向接收线圈，并且在z向优化了成像视野面积与接收灵敏度，在预临床小动物级MPI成像平台中经过仿真验证、制备、调试、校验，完成了模型成像和小动物成像实验，结果表明本文方法有效提升了图像质量和图像对比度.