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oe1(光电查) - 科学论文

63 条数据
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  • 一种运行时可扩展且硬件加速的星载高光谱图像线性解混方法

    摘要： 自小型、轻量化和低成本卫星（如立方星）出现以来，太空任务正面临颠覆性创新。商业设备的应用及其成本限制通?；岬贾驴捎没丶扑隳芰ο陆怠ＮΧ哉庖槐浠?，机载处理范式正朝着卫星集群化发展，并转向分布式协作方案，以在超光谱图像处理等复杂应用中保持可接受的性能水平。在此背景下，混合软硬件及可重构计算已成为关键技术，尽管它们增加了设计和运行时的复杂性。本文采用ARTICo3框架（该框架抽象并简化了硬件加速系统的设计与运行时管理），在小规模可重构计算设备集群上部署了快速解混（FUN）算法的网络化实现——该集群模拟了分布式机载处理场景，可对超光谱图像进行线性解混。通过算法改进实现了数据级并行，从两方面提升可扩展性：一是单台可重构设备中的加速器数量，二是网络节点数量。实验结果表明，对于传统依赖高性能地面计算的应用，采用ARTICo3支持的系统进行机载处理具有可行性。结果还显示，在特定配置下，该实现方案在性能与能效方面可能优于等效的软件解决方案，其卓越的可扩展性仅受通信带宽限制。

    关键词： 现场可编程门阵列、高光谱成像、星载处理、ARTICo3、线性解混

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [2018年IEEE第三届图像、视觉与计算国际会议(ICIVC) - 中国重庆(2018.6.27-2018.6.29)] 2018年IEEE第三届图像、视觉与计算国际会议(ICIVC) - 基于FPGA的视频信号处理电路软件设计

    摘要： 本文设计了一套用于视频信号处理电路的FPGA软件系统。该系统以FPGA为核心逻辑控制单元，采用高速串行收发器芯片tlk2711作为数据传输接口。文中阐述了软件主要组成部分及FPGA?？榛杓频氖迪址椒ǎ⒏隽酥饕？榈姆抡娌ㄐ斡氲魇越峁?。测试表明，系统提供的数据传输接口速率达6.4Gbps，能满足卫星相机视频处理功能的测试需求，大幅提升了数据传输速率与精度。

    关键词： FPGA（现场可编程门阵列）、CCD（电荷耦合器件）、数据合成、信号处理

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 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?？椤５捎赩irtex-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?；岬贾虏饬课蟛钤龃?。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

  • [2018年IEEE国际射频识别技术与应用会议(RFID-TA) - 中国澳门(2018.9.26-2018.9.28)] 2018年IEEE国际射频识别技术与应用会议(RFID-TA) - 现有RFID芯片组市场产品的替代方案

    摘要： 市场上存在大量RFID芯片组。这些芯片组涵盖了最广泛部署的RFID技术，能够支持RFID读写器的快速开发，并推动RFID功能集成到其他设备中。这些市售方案通常需要辅助微处理器与RFID芯片组配合执行防碰撞算法——芯片组本身主要仅提供射频前端功能，包含基本的编解码、协议组帧和CRC校验以支持整体运作。本文分析了当前RFID芯片组市场的现状，指出现有产品未能达到真正RFID片上系统(SoC)的解决方案要求，并提出了替代方案，包括真正的RFID SoC以及集成防碰撞算法的专用RFID ASIC芯片。

    关键词： FPGA（现场可编程门阵列）、防碰撞、ASIC（专用集成电路）、VHDL（超高速集成电路硬件描述语言）、RFID（射频识别）

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 校正和滤波非线性CMOS图像传感器噪声的数字电路方法

    摘要： 非线性互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器（CIS），如对数（log）和线性-对数（linlog）传感器，能在视频帧率下通过单次曝光实现高/宽动态范围。与线性CIS类似，要获得高质量图像需进行固定模式噪声（FPN）校正和椒盐噪声（SPN）滤波。本文提出一种适用于任意单调非线性CIS的数字集成电路生成方法，可实现硬实时FPN校正；同时提出适用于任意单色非线性CIS的数字集成电路生成方法，能硬实时滤波SPN。通过采用赛灵思和阿尔特拉的现场可编程门阵列（FPGA）工具实现并测试所生成的电路，验证了这些方法的有效性。结果表明，所生成电路在逻辑单元、存储比特和功耗方面均具高效性，且方法对全高清（FHD）视频处理的可扩展性也得到证实。特别指出，无论非线性程度如何，每秒超过1.4亿像素的FPN校正和SPN滤波均可硬实时实现。

    关键词： 现场可编程门阵列、椒盐噪声、数字电路、实时处理、固定模式噪声、互补金属氧化物半导体图像传感器

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [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

  • 图像处理加速器的高级综合实现与评估

    摘要： FPGA最常被用作图形处理应用中的实现平台，因为其结构能有效利用空间和时间并行性。这类并行化技术存在根本限制——即既依赖处理模型又受系统硬件约束，可能迫使设计者重构架构和实现方案。预设计加速器能显著帮助设计者解决此问题并满足截止期限。本文展示了我们为灰度化和Sobel边缘检测（数字图像处理项目中最基础的两个算法）开发的加速器。我们采用纯手工编写的"裸机"VHDL设计实现了这些算法，将其制作为便携式USB加速设备，同时基于HLS设计了类似实现的叠加层以支持Python接口调用。两种架构的对比表明：当提供正确的编译器指令时，HLS生成的设计性能可达到甚至超越手写HDL实现。

    关键词： 高级综合、现场可编程门阵列、硬件描述语言、Python、图像处理、加速器

    更新于2025-09-23 15:22:29