基于色彩空间非线性变换的彩色图像边缘检测

为了在边缘检测中有效的利用图像的色彩信息,提出了基于色彩空间非线性变换的彩色图像边缘检测算法。该算法利用了ιαβ空间信道相关性低的优点,采用基于Sobel算子的色度差算子进行边缘检测。实验结果表明:该算法不但可以检测出亮度变化剧烈区域内的物体边缘,而且还可以检测出在光线很暗的区域内不同颜色物体的边缘。因而可以极大的提高图像边缘的检测效果。     

基于DSP的新一代液晶光电图形发生器

液晶光电图形发生器选用先进的液晶显示器件,在计算机的控制下可根据实际测量的需求产生出各种所需的目标图形。针对第一代光电图形发生器数据传输速度过慢等问题,研制了新一代基于DSP的光电图形发生器,采用通用异步接收/发送通信外设的接口方式,通过高性能DSP与FPGA进行图形传输,利用专用的液晶驱动芯片完成图形显示。结果表明,该装置提高了传统光学测量中对目标更换的效率和图形传输速度,实现了从目标到探测的全光电化测量。     

基于NI PXIe-7966R的磁共振成像接收机设计

提出了一种基于NI PXIe-7966R（National Instruments Corporation,美国）的磁共振成像（MRI）接收机设计方案,进行磁共振信号直接采样、数字下变频（DDC）和数据上传,以及磁共振图像恢复．使用NI LabVIEW FPGA（National Instruments Corporation,美国）开发平台,对NI PXIe-7966R板载现场可编程门阵列（FPGA）内构建的所有功能模块进行了设计仿真和硬件描述语言生成,使其能灵活实现DDC功能．设计的接收机的采样速度为50 Mbps、模数转换位数为16位、带宽设置范围为100 Hz~1 MHz,并具有较好的滤波效果．实验结果表明,该设计方案是一种高性能的磁共振接收机方案．     

基于Nios的微距控制系统的数字设计

设计了一种基于Nios处理器的微距控制系统,用于实现虚拟成像设备系统视标位置的精确定位。系统采用现场可编程门阵列(FPGA)实现对步进电机PWM的细分驱动和对光栅尺输出信号的鉴相倍频,构建了基于Nios的微距控制系统的数字设计部分。采用Altera公司的FPGA设计工具Quartus II和嵌入式开发套件 Nios IDE,将可配置的软核处理器与可编程的硬件电路集于一体,既实现了软件处理的灵活性,又具有硬件处理的高速性特点。实验表明,该设计在虚拟成像设备的标视定位中取得了良好的效果,实现了精度为1.25 μm的微距控制。     

MRI梯度预加重模块的分时复用设计

为获得更优的成像质量和更快的成像速度,磁共振成像（MRI）系统的梯度预加重模块需要具有更多的补偿通道和调节参数,常规预加重模块的设计方案使现场可编程门阵列（FPGA）面临巨大的资源消耗.为解决高性能梯度预加重模块的资源消耗大的问题,本文提出了一种基于分时复用技术的梯度预加重实现方案,以常规方案1/44的资源实现了11通道×4组参数的梯度预加重模块.将该模块用于0.35 T MRI系统,测试了补偿前后的涡流曲线和磁共振图像,结果表明该模块有效降低了系统的涡流,减小了磁共振图像中的涡流伪影.     

基于FPGA与DDS的磁共振成像射频脉冲发生器

设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)与直接数字频率合成(DDS)的磁共振成像(MRI)射频脉冲发生器,采用FPGA实现DDS,并内置软脉冲波形双端口随机存取存储器(RAM)、乘法器以及相关的控制逻辑.实现了较高的技术指标,其中频率、相位与幅度分辨率分别为32 bits、16 bits与16 bits,软脉冲波形的时间精度可达0.1?s.FPGA提供了一个可编程的接口,便于序列控制器对其进行控制,以输出射频脉冲.MRI实验结果证明了该设计的可行性.     

基于线阵CCD反狙击探测仪的研制

针对传统反狙击探测方法主动性差、定位精度低的不足,提出了一种运用"猫眼效应"原理实现激光主动探测的反狙击方法.系统采用半导体激光器作为光源,以线阵CCD作为激光回波探测器.光学系统将一定角度的接收视场和线阵CCD的2 160个像元位置相对应,探测精度可达mrad量级.CCD工作时序由FPGA产生,其程序可在线编译.结合帧减和阈值比较算法,最大程度上剔除了噪声,试验探测距离可达250 m.     

磁共振成像谱仪B0信号的高精度发生与测试

设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的磁共振成像（MRI）谱仪B₀信号的高精度发生方法,并对产生的B₀信号经高速采集卡采集之后进行测试和验证.FPGA从外部读取波形数据和参数,分别存储在双端口随机存取存储器（RAM）和参数寄存器中,根据预补偿算法实现B₀信号的发生,并通过对时间参数和幅度参数的控制,产生不同的B₀信号,时间分辨率为1 μs.对谱仪的B₀输出进行采集,再进行最小二乘拟合,以验证B₀信号发生的准确性.经实验证实,该设计可以产生正确、可控的高精度B₀信号.     

基于FPGA的FSO准同步数字复接器的实现

为了实现多路信号在同一大气信道中的传输,提出一种适用于自由空间光通信(FSO)系统的准同步数字复接方案.该方案利用数字复接扩大传输容量,通过加入滤波模块和采用择多判决的方法,提高系统的抗干扰能力.整个系统采用自顶向下模块化的方法进行设计,所有功能模块均用VHDL语言进行描述,并用现场可编程门阵列(FPGA)芯片EP1C3T100C6对整个系统进行硬件实现.以三路准同步数字信号的复接分接为例,给出了软件仿真和硬件实验结果.结果表明系统可以准确、可靠地实现三路准同步信号的复接分接.     

基于CNN的红外图像边缘检测算法的FPGA实现

提出了一种以现场可编程门阵列为硬件处理器实现基于细胞神经网络的红外图像边缘检测方法.首先利用simulink的算法行为特性搭建红外图像输入模块,获得相关的红外图像头信息并对红外图像像素值范围进行相应变化,然后根据细胞神经网络模板所创建的查找表设计单个细胞元软核,再利用细胞神经网络阵列的规则性和互联的局域性,将单个细胞元软核扩展成细胞神经网络阵列.最后采用modelsim将细胞神经网络阵列与红外图像输入、输出模块相关联,从而达到实时处理的效果.实验结果表明:基于现场可编程门阵列为硬件处理器平台实现的细胞神经网络对红外图像进行边缘检测取得了较好的效果,且与MATLAB软件仿真的结果进行对比得出两者只有极其微小的差别.在Xilinx公司Virtex-6系列的现场可编程门阵列平台上,综合后占用极少资源的情况下得到142.693 MHz的最高频率,并且达到了2.378 Mpixels/sec处理速度.     

逆透视映射公式的误差分析及准确度验证

从数学上分析了目前普遍使用的逆透视映射公式的误差,给出重新推导的逆透视映射数学公式.设计实验验证了采用本文公式进行逆透视映射的效果,并与现有两公式的效果进行了比较.实验结果表明:无论相机内外参量如何变化,本文推导出的公式其IPM变换效果均好于现有公式.在相机架设高度等参量确定的条件下,采用改进后的公式,逆透视映射变换的相对误差平均为0.85%,较现有的公式准确度有较大提高,能更好地满足智能导航和路面状况勘测等对近距离图像的逆透视映射变换应用要求.     

基于虚拟仪器的装备ATS系统硬件平台设计与实现

在对现有维修检测设备存在不足分析的基础上,结合武器装备的维修技术保障需求,利用分块设计思想,采用虚拟仪器、人工智能、计算机通讯与控制等技术,搭建了基于虚拟仪器的装备自动测试系统硬件平台整体架构,在对系统各功能模块原理进行分析之后,对系统主控电路、电磁兼容性进行了设计。采用虚拟仪器的装备自动测试系统硬件平台,具有智能化、通用化、可视化的特点,通过试验结果分析,测试系统硬件平台能够实现装备的性能检测和故障诊断,测试数据符合任务要求,能满足各级修理机构维修测试需求。     

基于最大长度序列的绝对位移精密检测方法

为了检测精密机构的微小位移,根据位移编码与机器视觉技术,提出一种基于最大长度序列（Maximum Length Sequence—MLS）的绝对位移检测方法。该方法设计了基于MLS的绝对位移检测的视觉靶标方案,采用基于灰度叠加及二值化方法进行图像处理和靶标绝对位置识别;研究了基于拟合相位的精密定位方法,实现一维绝对位移的精密检测,并进行实验验证。实验结果表明,该方法可有效实现一维绝对位移检测,定位精度在±2μm范围内,具有良好的重复性和鲁棒性,且无须视觉标定。     

基于核主成分分析的硬件木马检测方法研究

针对旁路信号样本在高维空间中的分布,提出了一种基于核主成分分析的硬件木马检测方法,该方法能够找出旁路信号样本分布中的非线性规律,将高维的旁路信号映射到低维子空间同时更精确地反映旁路信号样本的分布特性,从而发现由木马引起的非线性特征差异。针对AES加密电路植入约占电路3%的组合型木马并进行检测,实验结果表明,该方法能够有效分辨基准电路与含木马电路之间旁路信号的非线性特征差异,实现木马的检测,并取得比K-L变换更好的检测效果。     

虚拟光学信息隐藏理论及并行硬件实现

基于光学信息处理的多维数据加／解密方法作为一种新的“非数学”数据加密技术,因其具有实时的数据传递速度、密级高、密钥设计灵活且自由度大等优点．已成为研究的又一热点。在虚拟光学信息隐藏理论模型的基础上,使用数字信号处理器芯片的并行策略实现了一种具有多重锁、多重密钥的高密级多媒体信息隐藏系统。对系统性能的评估结果表明,该系统可以实时完成对多种数字媒体信息的加／解密．且系统性能优良。这在一定程度上弥补了虚拟光学多维数据隐藏技术所丧失的信息光学固有的并行处理能力。系统的实现为虚拟光学加密方法在现实信息加密中的应用开辟了一条有效的途径。     

基于运动检测的多车辆跟踪方法研究

针对交通监控场景中多目标粘连造成跟踪上的困难和前后两帧车辆关联困难,提出了区域运动相似性分割方法和相似度关联矩阵的解决方案;在运动目标检测过程中, 首先使用背景差分法提取运动区域,经过消除缺口、空洞和分离等处理,在运动区域所在范围内进行块匹配搜索和局部光流计算区域运动矢量,然后使用模糊聚类方法对运动矢量区域融合,完整的分割出粘连运动目标;在目标跟踪部分,目标跟踪建立在目标关联的基础上,提出建立连续两帧目标间距离和局部二元模式相似度关联矩阵的方法进行运动目标标定,从而实现多目标关联;使用公共视频库的图像序列进行测试,所提算法都能实现连续的跟踪和准确的运动目标分割,且处理速度快,表明了算法具有鲁棒性和适用性。     

嵌入式工业机器人遗传算法逆解的实现

针对现有控制器的不足,选取OMAP3530和Linux操作系统构建整个工业机器人控制系统,突破了传统工业机器人的封闭结构,具有良好的可扩展性;以PUMA560工业机器人的运动学为模型,给出了一种求解工业机器人逆解的改进的遗传算法,在片上移植Linux系统并加载所需的内核模块,并将算法在该系统上编译运行;将该算法与普通遗传算法分别进行收敛速度和运算精度的对比,同时在不同平台上对算法进行运行时间的对比;实验结果表明该遗传算法具有运算精度高,运行速度快的优点;而且OMAP3530平台更小,功耗更低,完全能满足实时性的要求。     

基于逆模型偏最小二乘法的高光谱亚像元目标探测方法研究

目前的高光谱亚像元目标探测算法主要是利用线性混合模型,在背景端元光谱已知的前提下,构造一定的检测算子逐像元判定是否含有亚像元目标。该算法需要较为精确的背景端元光谱先验信息,且目标探测结果受背景复杂度影响较大。从光谱维数据分析的角度出发,将逆模型偏最小二乘法(ILS)和马氏距离奇异值检测方法相结合进行亚像元小目标探测研究。首先建立目标光谱与像元光谱的逆模型,并对像元光谱与目标光谱进行正交变换预处理(SNV),再利用偏最小二乘算法(PLS)计算逆模型的回归系数向量,从而将多维的光谱信息降维,并突出目标光谱信息,最后计算各像元回归系数的马氏距离,判定马氏距离大于3σ的系数所对应的像元点为含有亚像元目标的像元点。该方法仅需要目标光谱的先验信息,对背景的复杂度不敏感。文章采用AVIRIS仿真数据将上述方法与常用的正交子空间投影算法(OSP)的计算结果进行比较,通过比较不同算法的受试者工作特征曲线(ROC)以及信噪比(SNR)变化曲线,证实了该算法具有较快的运算速度和较高的目标探测性能。     

基于遥感图像的城市道路自动测绘方法研究

为更有效地将空间观测技术应用于城市地理信息系统等领域,提出了一种新的基于遥感图像的城市道路自动测绘方法.该方法通过构建对象网络来表达图像结构,获取客观的处理单元.在此基础上,针对感兴趣特征,利用无监督学习来综合分析遥感图像中道路目标的各类可视及非可视化信息,快速标记并定位目标区域.方法中还结合上下文信息进行空间平滑处理,大大消除了噪声、遮挡等影响.矢量标绘后可以量测得到城市道路的准确轮廓及相关参数.实验表明,该方法准确率高、鲁棒性好,适用于绝大多数高分辨率城市遥感图像中道路目标的自动测绘,在地理信息系统和数字城市系统建设中具有较大的实用价值.     

基于SOPC和FPGA的星敏感器检测算法设计与实现

星点检测用于星图中星点质心坐标的提取,是星敏感器处理算法的重要组成部分。星点检测的准确度、精度以及处理速度对星敏感器整机性能具有重要影响。目前,成熟的星点检测方案是采用DSP+FPGA进行图像处理,通过高斯曲面拟合、平方质心法等方法提取质心坐标。提出了一种基于SOPC技术和FPGA图像处理实现星点检测的可行方案,详细介绍了关键算法设计及实现细节。在减小电路尺寸的同时,该方案极大提升了处理速度,实际应用中1 024×1024分辨率星图可达到14Hz帧率,这对于提高星敏感器实时性、丰富星点检测的实现方法具有重要意义。