基于FPGA的雾霾视频图像实时复原系统研究

针对雾、霾等恶劣气象条件下, 视频监控等户外视频设备对视频图像实时复原的需要, 提出一种快速图像复原算法的FPGA实现方法, 通过适当降低算法复杂度达到了降低时间开销和硬件实现复杂度的目的。通过将一帧视频分解成3×3小窗口进行运算, 以窗口中心像素的流水计算替代一帧视频像素计算, 使每个像素在3个时钟周期内完成全部运算, 确保了系统能够实时复原, 降低了复原模块对硬件的开销。实验证明:FPGA处理结果和MATLAB处理的结果相符, 可以在保证除雾效果的前提下, 实时处理分辨率为640×480视频并以29帧/s速度流畅显示。     

氦离子显微镜对钨中氦行为的实验研究

针对热核聚变面向等离子体钨材料中氦泡形成、演变以及机理研究的需求,克服目前常用离子注入、电子扫描显微镜和透射电子显微镜等离线研究手段存在的不足,提出氦离子显微镜对钨中氦的上述行为原位实时在线研究方法.借助氦离子显微镜的离子注入、显微成像和聚焦离子束纳米加工功能,它可以提供能量为0.5—35 ke V、束流密度可达10~(25) ions/(m~2·s)以上的氦离子束,在该设备上进行钨中氦的注入实验.同时在注入过程,实时在线监测钨中氦泡形成、演变过程以及钨材料表面形貌的变化,原位在线分析钨材料表面氦泡的大小、迁移合并以及其诱发的钨表面和近表面的微观损伤.实验结果表明:氦离子显微镜是研究钨中氦行为演变过程及其微观机理研究的新的研究手段和强有力的实验工具.     

一种动态实时的遥感专题应用系统定制框架

遥感专题应用系统广泛用于遥感影像的加载、分析、专题提取、出图等.为实现遥感专题应用系统动态、实时和可扩展的定制化开发,设计了一套基于组件的遥感专题应用系统定制框架：定义了组件划分方式,将专题系统划分为功能类组件和容器类组件,建立了组件属性和组件间的关系;采用XML文件描述遥感专题应用系统中的组件,并提供从XML到遥感专题应用系统的解析方法;设计了遥感专题应用系统定制平台,提出一种动态实时的软件设计方法,可以“所见即所得”地定制遥感专题应用系统,并将其保存为XML文件.采用该定制平台定制的多个专题系统已应用于相关部门.该框架为快速高效定制遥感专题应用系统提供了一种新的开发设计模式,降低了遥感数据在多行业应用的技术门槛,减少重复性开发工作.     

光致清洁电极可见光在线更新与细胞实时监测

电化学传感器在用于细胞实时监测过程中,电极界面污染严重影响其检测性能.通过将纳米光催化剂与电化学传感材料复合,构建光致清洁电化学传感器,为电极界面的高效及无损更新提供了新思路.然而光催化产生的活性氧自由基导致细胞损伤,限制了细胞培养及检测过程中电极界面的实时更新.为此,我们在PEDOT@CdS/TiO₂/ITO可见光致更新电极表面旋涂明胶薄层,在保持电极良好的光致清洁和电化学传感性能同时,利用明胶薄层阻碍光催化产生的活性氧自由基扩散至细胞表面,显著降低了细胞损伤.此外,明胶优良的生物相容性有利于细胞的黏附及增殖.利用该电极,我们实现了人脐静脉内皮细胞（HUVECs）培养过程中,电极的在线更新以及细胞释放一氧化氮的实时监测.     

ʵʱ����ƽ�ⷴ�ݳ�����EAST PCS�еļ���

为提高等离子体实时平衡反演过程的精度和效率,开发了基于图形处理器(GPU)的P-EFIT程序.简要概括EAST PCS软硬件架构后,描述了并行实时平衡反演程序P-EFIT在EAST PCS中的集成工作.为了验证集成系统的正确性与可用性,用历史实验数据作了性能测试,满足实时控制的要求.目前P-EFIT已集成在EAST中并用于等离子体控制,EAST实验证明控制性能良好.     

One-shot in-line digital holography based Hilbert phase-shifting

A novel one-shot in-line digital holography based on Hilbert phase-shifting is proposed. By weakening the ratio of object wave to reference wave and applying natural logarithmized operation on the in-line digital hologram, the real part of object wave can be well extracted. Then utilizing Hilbert transform to digitally realize 7r/2-phase shift, which would make it possible to reconstruct the object wavefront from a single-exposure in-line digital hologram. Preliminary experimental results are presented to confirm the proposed method. This technique can be used for real time imaging or monitoring moving objects.     

实时图像增强算法研究

图像增强是图像处理最有吸引力的领域。在嵌入式视频图像处理系统中,图像增强后的效果和图像增强的实时性是决定算法优劣的两个关键问题。而恰当的图像增强算法和高效硬件平台的合理搭建是解决问题的有效途径。在研究多种实时图像增强算法基础上,本文在matlab平台上对三种典型的增强算法进行算法仿真,即直方图均衡增强算法、基于照度-反射模型的同态滤波增强算法、基于小波变换增强算法。并对仿真结果进行分析,比较各算法的优缺点,指出了其最佳的应用场景和最高效的硬件实现平台,以期从中总结出一套行之有效的实时图像增强算法的应用指导规则。     

偏振模色散自适应补偿实时控制系统的DSP的设计与实现

根据实验室现有的PMD(偏振模色散)补偿实验系统的需要,设计了一种基于DSP的实时控制系统。讨论了该实时控制系统的硬件和软件的设计与实现,对硬件电路进行了总体设计,分别对各部分的DSP最小系统、A/D采样硬件电路和D/A控制硬件电路进行了详细的分析和设计。介绍了软件的工作流程,设计了PSO算法模块在DSP系统中的实现。将该实时控制系统应用到PMD自适应补偿实验中进行了验证。结果表明,所设计的PMD自适应补偿实时控制系统对一阶和二阶PMD的补偿效果很好。     

基于图像分离块操作的快速模板匹配跟踪算法

传统的模板匹配跟踪算法存在运算量大和实时性差的缺陷,限制了它的应用范围。针对这一问题,在已有的基于位置预测相关跟踪算法的基础上,提出了利用图像分离块操作对相关跟踪算法进行改进,进一步减少相关跟踪算法的计算量,以满足系统的实时性要求。对改进算法进行了模拟仿真实验验证。仿真结果表明：该改进算法不仅在很大程度上减少了计算量,提高了跟踪系统的实时性,而且能够有效地减少随机噪声的影响,使得跟踪更加快速准确。     

HfO2薄膜生长应力演化研究

薄膜应力的存在是薄膜材料的本征特性,对过程中薄膜应力的测量与精确控制具有重要意义.搭建了基于双光束偏转基底曲率测量装置,再结合薄膜厚度的实时监控,实现了对薄膜应力演化过程的观测.对HfO2薄膜的生长过程做了实时研究.结果显示,在所研究条件下,HfO2薄膜的生长应力随厚度的增加,在360～660 MPa范围内变化;沉积温度越高,沉积真空度越高,张应力越大;在真空度较高的沉积条件下,薄膜应力强烈地受到基底表面的影响,随着薄膜厚度的增加,应力也趋于稳定.