基于SIMD技术的可重构去块滤波器结构

由于去块滤波运算数据量庞大的特点以及视频解码实时性的要求,近年来,去块滤波运算的硬件加速器已逐渐成为研究的热点。从兼顾系统的灵活性与性能的角度出发,设计了一种可重构去块滤波器。与传统的支持单一标准的去块滤波硬件加速器相比,该滤波器具有以下优点:实现了一种滤波算法可配置的滤波器结构,从而可以支持多个视频编码标准;采用了基于SIMD单指令多数据流技术,实现滤波数据全并行运算,使硬件高度规整,易于芯片布局布线;设计了1个4级可配置的流水线,重构为不同视频标准的去块滤波器,复用硬件资源,提高了硬件利用率和系统数据吞吐量。用这种架构实现了1个同时支持H.264、AVS、VP8、RealVideo 4种标准的多标准去块滤波加速器,时钟频率为200 MHz,能够用于多标准高清视频的实时滤波处理。     

面向 HEVC 的高效插值滤波 VLSI 架构设计

为满足 HEVC(High Efficiency Video Coding)标准解码器中数据高吞吐率和高访存量的要求, 提出了一种 面向 HEVC 的高效率分像素插值滤波 VLSI(Very Large Scale Integration)架构设计。 在 HEVC 标准分像素插值算 法的基础上, 构造高并行度和流水线的插值滤波 VLSI 架构; 利用滤波器系数反转对称性, 设计可复用 8 阶滤 波器结构, 以减少滤波器硬件面积; 在传统的单输入通道插值器的基础上, 设计两路并行的 8 输入插值器, 以 提高数据吞吐量。 实验结果表明, 该设计能在频率为 34. 2 MHz 下完成 1 920伊1 080@ 30 帧/ s 视频解码需求, 同时, 能够满足 3 840伊2 160@60 帧/ s 视频的实时传输。     

基于窗结构和巴切奇偶排序的中值滤波器硬件设计与实现

数字电路设计中值滤波器时,面积和速度上的考虑非常重要.面积上要求使用的逻辑资源尽可能少;速度上则要求系统能在较高时钟频率上工作,并用尽可能少的时钟周期完成1帧滤波或进行实时滤波.设计的新型中值滤波器的硬件结构为带2个Buffer的3窗结构,并用奇偶排序网络作为滤波器功能逻辑模块的理论依据,在FPGA平台上进行结构设计,使用ModelSim仿真验证了结果,最后实现了视频图像滤波.实验分析表明,设计的新型结构滤波器不但使用的逻辑资源较少,仅用了741个逻辑单元(LE),而且处理速度达到27 MHz/像素,实现了对视频图像的30帧/s实时处理.设计不仅具有一定的实用性,也为数字图像处理的硬件结构设计思路提供了参考.     

一种基于矢量基2×2的二维FFT高效结构

提出了一种基于时间抽取原位计算的高效并行的二维矢量基2×2快速傅里叶变换的硬件实现结构.该算法结构将N×N点数据分解为4个独立存储的部分来实现矢量基2×2蝶形计算单元4个操作数的并行访问,仅用一个二维分裂基蝶形运算单元对这4块数据进行二维矢量基快速傅里叶变换,利用无冲突访问方法完成对存储器的并行访问.推导出了该算法硬件实现结构下的各存储器数据地址存取公式和旋转因子的产生方法,并利用CORDIC算法实现旋转因子的产生来减少存储器的使用.该算法对N×N点数据进行二维离散傅里叶变换处理的时间仅为(N2/2)(lb N-1)个时钟周期,与以往算法计算时间的比较结果表明了该设计的有效性.     

高温超导滤波器研制

设计并制作了中心频率为2 007.5MH z,带宽为15MH z的6阶T l2B a2C aCu2O8高温超导微带滤波器.采用在谐振器之间插入微带条来微调耦合间距的办法,提高了设计的精确度.实测结果表明滤波器的最小插入损耗为0.25 dB,带外抑制约60 dB,带内波纹为0.16 dB,中心频率、带宽以及边带陡峭度等都与仿真结果吻合较好,验证了设计与制作的一致性.     

改进的离散小波变换流水线VLSI结构

为了解决离散小波变换的流水线超大规模集成电路(VLSI)结构硬件开销大的问题,在翻转结构的基础上,提出了一种改进的流水线VLSI结构.该结构采用合并提升步骤和流水线设计的方法,有效调整了原始数据的运算路径;其二维离散小波变换的结构由列滤波模块、2×2转置模块、行滤波模块和缩放模块4部分组成;行和列滤波器同时进行滤波,2×2转置模块实现了用几个寄存器代替大量的中间转置存储空间,并引入4选1的多路选择器到缩放模块中.实验结果表明,在关键路径的约束条件下,这种结构有效减小了硬件开销,降低了功耗.     

可配置并行HEVC去块滤波VLSI设计

提出了一种滤波单元数可配置的HEVC去块滤波器VLSI结构。通过对HEVC的去块滤波算法分析,针对滤波块间相互独立进行滤波的特性,设计了滤波单元数可配置的并行结构。该结构将滤波单元设计成基本单元,数量可调节。在提高了吞吐率和计算效率的同时,解决了VLSI设计中面积过大的问题。并设计了转置模块,有效地对数据进行调整,以提高流水线运行效率。在SMIC 0.13μm工艺库下,进行逻辑综合,滤波单元采用4个,系统总门数为59.7K。在时钟频率300MHz下,可处理3840×2160@33fps的视频序列。     

二阶ΣΔ A/D 转换器抽取滤波器VLSI设计和实现

描述了一种针对高精度要求的二阶ΣΔ A/D转化器抽取滤波器设计和硬件实现的解决方案;提出了一种能够实现2倍抽取的通用无乘法器硬件实现结构,该结构能有效实施半带滤波器和其他高阶FIR的2倍抽取功能。整个滤波器采用无RAM/ROM技术,实现了低通带文波、窄过渡带、高阻带衰减和高抽取率的系统要求,以很低的硬件代价实现了一个16位精度的ΣΔ A/D转换器。     

基于FPGA的高阶组合结构FIR数字滤波器设计

传统数字信号处理实验大都是基于Matlab软件的滤波器设计和仿真,为满足工程上实时性的要求,设计了一个以FPGA处理器为核心的FIR数字滤波器实验。为了兼顾运算速度和硬件资源消耗,采用8路并行乘加运算的组合结构,在FPGA平台上实现了511阶的高阶FIR带通滤波器。通过实验进一步研究了A/D采样位数不同时,滤波器系数量化位数对滤波性能和频率响应曲线精度的影响。实验结果表明,当输入模拟信号分别使用8bit和12bit采样时,滤波器系数量化位数分别取11位和13位,得到的幅频响应精度最高,硬件资源消耗最少。     

多级滤波算法的ASIC实现

提出红外图像小目标检测多级滤波算法的一种ASIC体系结构实现方案.该结构有三个数据通道,分别级连不同数量的1×3基本滤波模板;每路数据通道采用流水线结构,其中乘法电路由移位相加电路构成以提高运算速度;采用定点运算,计算精度为8位二进制小数,可处理位宽为8~16位的数据,吞吐量5 M pixel/s~10 M pixel/s,支持128×128,256×256,320×240三种帧格式的图像滤波.设计采用SMIC 0.35μm工艺,芯片面积为3.2 mm×2.7 mm,芯片内部工作频率为50 MHz.芯片滤波实现方式相对软件实现的方式,最大绝对误差0.483 3,可满足实际精度的要求.该芯片可以用于同时检测大小不同小红外小目标.     

广义Zakharov-Kuznetsov方程的动力学行为和解析解

研究了等离子体中用于描述低频静电离子-声波的广义Zakharov-Kuznetsov方程的动力学行为和解析解.分岔和相图分析结果表明,平衡点类型为鞍点和中心点,存在一系列周期轨线和同宿轨线,不同的非线性项、色散项系数会影响平衡点的类型和稳定性.此外,还得到了广义Zakharov-Kuznetsov方程的解析解,包括周期解、孤子解和冲击波解.     

关于迭代算子DkGk的局部与全局的Lp-加权积分不等式

基于已有的作用于Dirac-调和方程解的迭代算子D^kG^k的L^s-范数不等式,利用广义Hölder不等式及相关的积分技巧,首先在域Ω的子区域上证明了作用于微分形式的迭代算子的局部加权积分不等式,然后将此进一步推广得到Ω上全局的加权不等式。     

图wn*pk的优美性

提出图wn*pk的概念,并在n≡0(mod 2)且n≥4,k≡1(mod 2),k≡0(mod 2)和n≡1(mod 2)且n≥5,k≡1(mod 2),k≡0(mod 2)时,证明图wn*pk是优美的.     

荷花图Dn,4*2 pm* St的优美性和奇强协调性

给出荷花图Dn,4^2＊pm＊St的概念,并证明当m≡0,1（mod4且m≥4）时,荷花图是优美且奇强协调的.     

关于差分方程xn=(A+xn-1p)/(B+xn-kp)正解的有界性

证明差分方程x_n=(A x_(n-1)~p)/(B x_(n-k)~p),n=0,1,2,…,(其中k≥2,A,B,p∈(0, ∞))在p~(k-1)≥k~k/(k-1)~(k-1)时,有无界的解,并且当p~(k-1)相似文献   

广义商高数的纯指数Diophantine方程ax+by=cz的解

运用Gel’fond-Baker方法证明,在m≥105r3时,丢番图方程ax+by=cz仅有正整数解（x,y,z）=（2,2,r）.其中r和m为正偶数,（a,b,c）=（|V（m,r）|,|U（m,r）|,m2+1）,V（m,r）+U（m,r）（-1）^1/2=(m+（-1）^1/2)r.     

玻色型反氢原子结构及氘核PB+1nB0和PF+1nF0结构函数的矩

摘要：根据费米型质子PB^ 1、中子nF^0、电子e^-1的超对称性伴子玻色型PB^ 1nB^0、-↑Ue^-,1↑B粒子,讨论反氢原子的结构,计算费米型氘核PF^ 1nF^0和玻色型氘核PB^ 1nB^0结构函数的矩,结果发现反氢原子的结构与目前观测到费米型反氢原子不同,氘核PB^ 1nB^0结构函数的矩的理论值与实验数据较好相符,PB^ 1nB^0结构函数的矩的计算结果比PB^ 1nF^0要大,增大的值是由于费米型中性矢量反轻子-↑l0F,T结构函数的贡献所致。     

关于Diophantine方程Sx(n)=Sy(3)

摘要设Sm(n)是第m个n角数，给出当n-2为平方数时方程Sx(n)=Sy(3)的全部解的通式，并证明当n-2为非平方数时该方程有无穷多组正整数解．     

有限容量Geom/Geom/1/MWV离散时间排队

考虑有限容量Geom/Geom/1多重工作休假离散时间排队系统,系统容量为N.建立模型,给出状态转移概率阵,通过求解有限方程组,得出稳态下系统队长分布,并由此得到稳态下顾客消失概率、队长的PGF和平均队长、顾客等待时间的PGF.     

PbxNayYzF2x+y+3z+3m∶Erm3+上转换发光粉的低温燃烧合成及表征

采用低温燃烧合成（LCS）法一步合成了Pb_xNa_yY_zF_2x+y+3z+3m:Er_m3+氟化物体系1 550 nm响应的红外上转换发光材料. 通过正交实验研究了4种阳离子影响发光性能的主次关系及最佳配比,研究了燃料用量对晶相形成及上转换发光性能的影响. 采用X射线粉末衍射仪、透射电镜、荧光分光光度计（耦合1 550 nm激光器）等手段对样品的物相、形貌及发光性能进行了测试与表征. 结果表明:阳离子含量对红光发射强度影响的主次关系为Y3+,Pb2+,Na+,Er3+,最佳配比为Pb_0.004Na_0.003 Y_0.003 F_0.032:Er3+_0.004. 燃料取2.5倍理论用量时样品的结晶度和发光强度最高.