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oe1(光电查) - 科学论文

15 条数据
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  • 为SOI像素探测器开发新型高速读出系统

    摘要： 我们正在为绝缘体上硅（SOI）像素探测器开发新型高速读出系统。该SOI探测器是基于0.2微米FD-SOI CMOS工艺的单片辐射成像探测器。此前我们采用Xilinx Virtex-4/5 FPGA读出板为该探测器服务，并为此开发了诸多功能?？?。但由于Virtex-4/5 FPGA现已停产，且无法满足当前需要大面阵像素实现超过1kHz高速成像的实验需求，我们开始基于Xilinx Kintex-7 FPGA评估板KC705研发新型高速读出系统。新系统在此评估板上实现了与旧环境向后兼容的数据采集架构，并针对显微CT等实际应用开发了多项功能。该系统在连续数据采集模式下可实现42.6万像素探测器95.3帧/秒的传输速度，在最高速模式下可达762.5帧/秒。本文详细介绍了这套新型读出系统。

    关键词： X射线成像、绝缘体上硅（SOI）、现场可编程门阵列（FPGA）、数据采集（DAQ）、像素探测器

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 基于FPGA的人工神经网络实现，用于BOTDA传感器测量加速

    摘要： 近年来，基于布里渊散射的分布式光纤传感器在管道、隧道等构筑物监测中广受欢迎。但这类传感器存在信噪比低的问题，通常会导致测量误差增大。为解决该问题，虽然采用集合平均法能提升信噪比，却会延长测量时间——通过平均降噪需要数百至数千次光纤扫描，因此平均处理往往占据整个系统延迟的大部分。 本文提出一种基于人工神经网络的新型方法，用于提升布里渊散射分布式光纤传感器的信噪比并加速测量。该方法通过处理含噪声的布里渊频谱，可将其信噪比提高20分贝，从而显著缩短测量时间。与现有先进软硬件方案相比，该方法还能提高布里渊频移估算精度，并将相关延迟降低逾50%。

    关键词： 人工神经网络（ANN）、数字信号处理、光纤、曲线拟合、现场可编程门阵列（FPGA）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [IEEE 2018年信号与图像处理设计与架构会议（DASIP）- 葡萄牙波尔图（2018.10.10-2018.10.12）] 2018年信号与图像处理设计与架构会议（DASIP）- 活体生物细胞活动的实时分析

    摘要： 该演示展示了一个能够实时处理电生理培养数据的计算系统。这是首个能从细胞活动信号中识别活细胞间潜在关联的系统。硬件演示器可采集64路10kHz采样率的模拟信号，但其计算架构具有足够灵活性，可根据配置提供不同数量的输入电极。大多数参数无需重新配置即可由用户自定义，以确保系统在实际生物学实验中的易用性。

    关键词： 生物细胞活动、现场可编程门阵列（FPGA）、高层次综合（HLS）、电生理学、尖峰检测、通道间相关性、实时分析

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [IEEE 2018年信号与图像处理设计与架构会议（DASIP）- 葡萄牙波尔图（2018.10.10-2018.10.12）] 2018年信号与图像处理设计与架构会议（DASIP）- 用于无人机导航的SFM?？槿碛布迪盅菔?

    摘要： 本文介绍了一种用于运动恢复结构（SFM）计算的嵌入式视觉系统设计。该方案基于移动相机采集的两帧连续视频图像实现场景深度重建。?？椴捎肵ilinx Zynq片上系统（SoC）开发，分为硬件与软件两部分：可编程逻辑（PL）主要用于特征点检测与匹配，基础矩阵估计与三角测量则在基于ARM的处理系统（PS）中执行。该?？樽ㄓ糜谖奕嘶║AV）导航——包括自主飞行与着陆任务。系统可实时处理1280×720像素@60帧/秒的视频流。

    关键词： 现场可编程门阵列（FPGA）、Zynq片上系统（SoC）、运动恢复结构（SfM）、实时视频处理、软硬件系统

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [IEEE 2018信号与图像处理设计与架构会议(DASIP) - 葡萄牙波尔图(2018.10.10-2018.10.12)] 2018年信号与图像处理设计与架构会议(DASIP) - 基于FPGA的实时图像振动检测与自适应滤波实现

    摘要： 本文提出并实现了一种现场可编程门阵列（FPGA）系统，该系统能从动态图像中实时提取目标频段的振动分量，旨在应用于显微手术辅助系统等基于图像的振动抑制场景。其技术挑战有二：一是快速稳健地检测给定动态图像中的振动分量，二是实现对目标频段的零相位带通滤波。针对前者，我们采用基于密集光流的统计方法推导频率分量，并设计了采用Lucas-Kanade（LK）算法的定制化光流计算硬件；针对后者，我们实现了称为"带限多傅里叶线性组合器（BMFLC）"的自适应带通滤波器，该滤波器能将输入信号无相位延迟地重构为带内多频正弦信号的混合。两种设计均在Xilinx Kintex-7 XC325T FPGA上以深度流水线方式实现，且未使用任何外部存储器。实验表明，该系统能有效提取手部运动中的高频微颤振动分量，同时成功滤除有意为之的低频运动。系统以60帧/秒处理VGA动态图像，BMFLC处理延迟低于1微秒，验证了深度流水线架构的有效性。

    关键词： 现场可编程门阵列（FPGA）、光流法、实时图像处理、自适应滤波、振动检测

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 一种面向FPGA的实时视频流泊松噪声滤波算法及其在X射线透视中的应用

    摘要： 本文提出了一种针对泊松噪声污染视频序列的实时滤波新算法。该算法能有效去噪（在某些情况下超越现有最先进技术的滤波性能），特别适合硬件实现，且仅需使用有限硬件资源即可在小型现场可编程门阵列上部署。论文以X射线透视为案例研究阐述了所提算法：采用IIR滤波器进行时域滤波，相比以往基于FIR滤波器的实现大幅降低了硬件成本；通过自适应阈值方法辅助的条件重置机制来最小化运动模糊；空间滤波则执行条件均值运算以进一步降噪并消除孤立噪声像素?；赟teiglitz-McBride迭代法的创新技术被用于IIR滤波器硬件实现，能以最少非零元素计算定点滤波器系数。在最小StratixIV FPGA上的实现结果表明，该系统处理1024×1024@49fps视频流时最多仅占用器件22%的资源。作为对比，在相同FPGA、相同条件（1024×1024@49fps）下，先前基于FIR滤波器的实现在同等约束下需要占用80%的逻辑资源。

    关键词： 泊松噪声、X射线视频透视处理、现场可编程门阵列（FPGA）、IIR滤波、IIR滤波器设计、实时视频滤波

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 基于FPGA的数字图像骨架化算法硬件实现及其在计算机视觉中的应用

    摘要： 本文提出了一种针对8×8二维图像的数字图像骨架化方法及其在现场可编程门阵列(FPGA)上的实现方案。该算法在Vertex 5 FPGA开发板上运行时，处理8×8尺寸图像所需时间为4.815纳秒，时钟后最大输出需求时间4.075纳秒，最高工作频率207.684兆赫兹，时钟前最小输入到达时间2.284纳秒。该算法可应用于模式识别、计算机视觉、图像匹配等领域，适用于实时图像处理场景。该方法可扩展至三维图像处理，并可据此设计相应的FPGA架构。

    关键词： 计算机视觉、灰度图像、二维图像、骨架、现场可编程门阵列（FPGA）

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 太阳能集热器无水清洁用透明电动幕布（EDS）薄膜的工业生产与现场评估

    摘要： 自问世以来，现场可编程门阵列（FPGA）的容量增长了超过一万倍，性能提升了百倍，单次操作的成本和能耗均降低了千倍以上。这些进步源于工艺技术的演进，但FPGA的发展历程远比单纯的技术缩放更为复杂。摩尔定律的量化效应推动了FPGA架构、应用及工具的质变，使其经历了若干独特的发展阶段。本文将这些阶段称为"时代"，分别为发明时代、扩展时代与积累时代。文章总结了各阶段的特征，探讨了其驱动因素与本质特性，并最终展望了即将到来的FPGA新时代。

    关键词： 商业化、可编程逻辑、摩尔定律、专用集成电路（ASIC）、规模经济、现场可编程门阵列（FPGA）、产业经济学

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [IEEE 2019国际工业工程与现代技术多学科会议（远东会议）-俄罗斯符拉迪沃斯托克（2019年10月1日-2019年10月4日）] 2019国际工业工程与现代技术多学科会议（远东会议）-用于量子点空间阵列生长的坑状模板能量表面——采用高效算法的分子动力学计算

    摘要： 凭借其可重编程性、低成本设计以及不断增长的容量，现场可编程门阵列（FPGA）已成为热门设计平台及侵权目标。现有知识产权（IP）?；し桨竿ǔ＝瞿鼙；さヒ籉PGA配置，且需在FPGA中永久存储密钥。此外，这些方案无法提供商业上流行的按设备计费授权模式。本文提出一种新型IP?；せ?，通过限制IP仅在特定FPGA设备上执行，有效防止IP被克隆、复制或未经授权集成使用。该机制还能强制执行按设备计费授权，使系统开发者能根据使用量从核心供应商处以低价购买IP，而非支付昂贵的无限授权费用。 在我们提出的基于绑定的机制中，FPGA厂商为每个注册设备嵌入专为FPGA定制的物理不可克隆函数（PUF）；IP厂商将增强型有限状态机（FSM）嵌入原始IP，使其可通过FPGA设备的PUF响应激活。我们提出锁定/解锁FPGA IP的协议，演示PUF在FPGA设备中的嵌入方法，并分析PUF-FSM绑定方法的安全漏洞。我们在28纳米FPGA上实现了一个仅含258个RAM查找表和256个触发器的128位延迟型PUF，其响应具有唯一性且能抵抗环境变化。我们还综合了多种FSM基准电路，在大型基准测试中平均时序开销为0.64%，功耗开销为0.01%。

    关键词： 硬件计量、知识产权（IP）?；?、有限状态机（FSM）、绑定、物理不可克隆函数（PUFs）、现场可编程门阵列（FPGA）

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • KOTO实验用光纤中心?？?

    摘要： 我们为日本J-PARC的KOTO实验触发系统升级引入了新型光纤中心模块。该实验数据采集系统包含18个机箱内的近4000个ADC通道。与基于总能量的L1触发器并行运行时，簇触发器利用CsI探测器全部2716个通道的簇位信息。每个ADC通道在收到L1触发信号后，会对连续采样点进行分析，当峰值采样超过设定阈值时即置位高电平。这些数值由176个CsI-ADC模块计算后，通过每个机箱的时钟分配与触发模块汇总。首版KOTO簇触发方案采用三层时钟分配与触发?？榻鹱炙芄估凑纤写匚恍藕?。新型光纤中心模块作为6U VME设备，配备18个SFP收发器和一片Intel Arria 5 FPGA，可直接与全部18个时钟分配与触发模块通信，在极低死时间和延迟下生成全探测器簇位图。随后计算簇数量并传送至触发主控器，与横能量(Et)参数结合实现增强型L1触发决策。

    关键词： 数据采集（DAQ）、现场可编程门阵列（FPGA）、集群触发器、模数转换器（ADC）

    更新于2025-09-16 10:30:52