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蚁群算法硬件实现的研究进展

控制与决策 2007年第3期22卷 241-246页

作者：段海滨王道波于秀芬北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083 南京航空航天大学自动化学院南京210016 中国科学院空间科学与应用研究中心北京100080

蚁群算法是优化领域中新出现的一种启发式仿生类智能进化算法,该算法采用分布式并行计算和正反馈机制.首先综述了蚁群算法及其硬件实现的研究进展,并讨论了蚁群算法硬件的主要特点;然后,着重介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)的蚁群算... 详细信息

蚁群算法是优化领域中新出现的一种启发式仿生类智能进化算法,该算法采用分布式并行计算和正反馈机制.首先综述了蚁群算法及其硬件实现的研究进展,并讨论了蚁群算法硬件的主要特点;然后,着重介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)的蚁群算法硬件实现方案,简要阐述了蚁群算法在软硬件划分领域的应用进展;最后,展望了蚁群算法硬件实现领域未来的研究方向和内容.

关键词：蚁群算法硬件实现仿生硬件现场可编程门阵列(FPGA) 基于群体-蚁群优化

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适于硬件实现的无损图像压缩

光学精密工程 2011年第4期19卷 922-928页

作者：王建军刘波中国人民武装警察部队工程学院陕西西安710086 中国科学院空间科学与应用研究中心北京1001909

针对常见嵌入式小波编码算法硬件实现困难、成本较高等问题,提出了一种适用于硬件实现的无损图像压缩算法。该算法根据子带属性的不同将小波系数分为1个低频子块和3个高频子块,然后使用不同的方法分别进行量化编码。对于低频子块,首先... 详细信息

针对常见嵌入式小波编码算法硬件实现困难、成本较高等问题,提出了一种适用于硬件实现的无损图像压缩算法。该算法根据子带属性的不同将小波系数分为1个低频子块和3个高频子块,然后使用不同的方法分别进行量化编码。对于低频子块,首先使用脉冲差分编码调制(DPCM)方法压缩其数据动态,然后使用改进的比特位平面编码算法编码输出对应码流;对于各高频子块,则使用提出的改进集合树分裂(SPIHT)算法分别进行量化编码。在改进的SPIHT算法中,通过加入A类集合的分类优化了码流输出;通过消除链表,降低了内存需求并避免了内存的动态管理;通过使用集合极值矩阵,避免了扫描过程中的重复判断,提高了编码效率。实验结果表明,与传统SPIHT算法相比,本文算法可使各国际标准测试图像的编码比特率均降低0.14bit/pixel以上,而编码速度提高3倍以上。该算法具有实时性高、内存需求低、适于硬件实现的特点。

关键词：图像压缩无损压缩小波变换 SPIHT算法硬件实现

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数字图像离散小波变换的原理与硬件实现分析

东南大学学报（自然科学版） 2002年第6期32卷 842-847页

作者：孟军魏同立吴金常昌远东南大学微电子中心南京210096

针对日益进步的图像变换编码技术 ,对目前已经纳入MPEG 4和JPEG2 0 0 0编码标准的采用离散小波变换进行数字图像编码的原理与硬件实现进行了综述介绍 .在分析小波变换快速算法的基础上 ,重点讨论了近 1 0年来所提出的各种离散小波变换... 详细信息

针对日益进步的图像变换编码技术 ,对目前已经纳入MPEG 4和JPEG2 0 0 0编码标准的采用离散小波变换进行数字图像编码的原理与硬件实现进行了综述介绍 .在分析小波变换快速算法的基础上 ,重点讨论了近 1 0年来所提出的各种离散小波变换硬件实现的典型结构 ,在硬件资源与处理速度两个方面进行了比较 .对于变换后的系数量化 ,总结了几种基于嵌入式零树小波编码的算法 ,比较其峰值信噪比和编码时间 .相较于离散余弦变换进行图像编码 ,采用离散小波变换在压缩效率。

关键词：原理硬件实现图像编码离散小波变换量化数字图像处理

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适于硬件实现的低复杂度图像压缩

光学精密工程 2009年第9期17卷 2262-2268页

作者：徐勇徐智勇张启衡赵汝进中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国科学院研究生院北京100039

针对普通压缩算法和基于DSP或PC机的实现方法已不能满足高速和小体积图像压缩的要求,本文以硬件实现高速图像压缩为目的,提出一种基于5/3小波变换的低复杂度图像压缩算法。该算法首先采用3级二维小波变换去除图像相关冗余,并根据小波子... 详细信息

针对普通压缩算法和基于DSP或PC机的实现方法已不能满足高速和小体积图像压缩的要求,本文以硬件实现高速图像压缩为目的,提出一种基于5/3小波变换的低复杂度图像压缩算法。该算法首先采用3级二维小波变换去除图像相关冗余,并根据小波子带的变换增益对其进行最佳量化,然后对量化后的LL子带进行二维预测,最后针对小波系数概率分布的特点,采用自适应零游程编码联合指数哥伦布编码实现图像压缩。该方法在保证较高压缩质量的同时,具有低复杂度和硬件易实现的特点,通过FPGA最快可实现高达175 Mpixel/s的超高速图像压缩,为高速图像压缩器件的研制提供了算法基础。

关键词：图像压缩小波变换硬件实现量化

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多重决策论图像脉冲降噪算法及其硬件实现

计算机辅助设计与图形学学报 2013年第6期25卷 832-842,851页

作者：伍赛杨晶晶王盛陈更生复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室上海201203

脉冲噪声是导致图像质量退化的重要因素.针对嵌入式系统应用的实时处理要求,提出基于多重决策论的降噪算法.针对传统决策论算法在降噪性能和算法稳定性中存在的问题,结合硬件设计的特点,在决策过程中引入了多重判定来选取邻域最优插值... 详细信息

脉冲噪声是导致图像质量退化的重要因素.针对嵌入式系统应用的实时处理要求,提出基于多重决策论的降噪算法.针对传统决策论算法在降噪性能和算法稳定性中存在的问题,结合硬件设计的特点,在决策过程中引入了多重判定来选取邻域最优插值像素进行脉冲噪声点的像素替换,以提高降噪效果;并采用流水线结构的电路设计来提高其硬件实现特性.逻辑综合和基于FPGA的设计验证结果表明,该算法对于各类任意灰度值、不同浓度的双极型脉冲噪声都具有优异的脉冲降噪性能,且算法的计算复杂度低、所占用的逻辑资源和存储资源少,可以很好地满足高清视频图像处理和实时应用的要求.

关键词：多重决策论脉冲降噪硬件实现流水线架构实时处理

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SURF算法并行优化及硬件实现

计算机辅助设计与图形学学报 2015年第2期27卷 256-263页

作者：赵春阳赵怀慈中国科学院沈阳自动化研究所光电信息研究室沈阳110016 中国科学院光电信息处理重点实验室沈阳110016 辽宁省图像理解与视觉计算重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049

加速鲁棒特征（SURF）算法计算复杂度高、硬件实现需要大量的逻辑和存储资源, 且描述符构建过程难以并行实现、无法满足实时性要求. 针对上述问题, 提出一种SURF 算法的并行优化方法, 并给出基于FPGA 器件的硬件实现方法. 首先采用圆形... 详细信息

加速鲁棒特征（SURF）算法计算复杂度高、硬件实现需要大量的逻辑和存储资源, 且描述符构建过程难以并行实现、无法满足实时性要求. 针对上述问题, 提出一种SURF 算法的并行优化方法, 并给出基于FPGA 器件的硬件实现方法. 首先采用圆形特征区域和径向梯度变换等方法实现旋转不变性, 达到取消主方向计算和特征区域旋转的目的, 实现SURF 算法从积分图像计算到描述符生成的全过程并行优化; 然后基于FPGA 器件, 采用多存储器和多路并行流水结构实时实现SURF 优化算法. 对比实验结果表明, SURF 优化算法的匹配性能与SURF 算法相当, 虽然匹配点数比SURF 算法低5%-20%, 但匹配正确率比SURF 算法高5%-10%; SURF 优化算法硬件实现仅采用13.5MHz的时钟, 对于分辨率为720×576 的视频流, 处理速度达到25 帧/s, 满足了实时性要求.

关键词： SURF算法并行优化硬件实现径向梯度变换扇形分割

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蔡氏混沌电路硬件实现的容差分析

华南理工大学学报（自然科学版） 2006年第9期34卷 13-17,30页

作者：罗荣芳林土胜华南理工大学电子与信息学院广东广州510640

基于混沌吸引子周期轨道理论和电路仿真技术,分析了蔡氏混沌电路系统随元件参数值变化的动力学特性,给出了电路参数平面上的混沌区域图.根据该混沌区域图,找到了系统产生双涡卷混沌吸引子且容差范围为最大时的元件参数标称值,同时计算... 详细信息

基于混沌吸引子周期轨道理论和电路仿真技术,分析了蔡氏混沌电路系统随元件参数值变化的动力学特性,给出了电路参数平面上的混沌区域图.根据该混沌区域图,找到了系统产生双涡卷混沌吸引子且容差范围为最大时的元件参数标称值,同时计算出了元件参数标称值的容差范围.文中还给出了电路参数值的选择算法步骤,以便为混沌振荡电路的硬件实现提供理论指导.

关键词：蔡氏混沌电路容差分析混沌吸引子硬件实现

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低延时的浮点正弦余弦函数硬件实现算法

西安交通大学学报 2021年第11期55卷 106-114页

作者：梁峰刘春锐李孝聪邱广波张继陈振娇李薇敏曹琪雷绍充西安交通大学微电子学院西安710049 中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214035

针对正弦余弦函数硬件实现中坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法难以满足低延时、高精度的不足之处,提出了一种单精度浮点数的正弦余弦函数硬件实现算法。该算法基于正弦余弦函数的数学性质把浮点数输入指数的范围分为[-126,-16]、[-15,21]... 详细信息

针对正弦余弦函数硬件实现中坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法难以满足低延时、高精度的不足之处,提出了一种单精度浮点数的正弦余弦函数硬件实现算法。该算法基于正弦余弦函数的数学性质把浮点数输入指数的范围分为[-126,-16]、[-15,21]和[22,126]3个不同区域,并分别采用泰勒0阶近似法、泰勒1阶近似法和直接计算3种计算方法;对其中的泰勒1阶近似法进行了定点化、诱导函数化简、预计算输出指数等多种优化来减少算法的计算量,增加并行度。给出了优化后的泰勒1阶近似法的4级流水线硬件实现。通过遍历测试,该算法的计算精度与C语言math库单精度正弦余弦函数的计算精度最多仅相差1个误差单位(ulp)。在UMC55nm的工艺下电路可达250 MHz的时钟频率,完成一次运算仅需4个时钟周期,具有低延时的特点。

关键词：正弦余弦函数泰勒1阶近似坐标旋转数字计算硬件实现

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Turbo码MAP译码器硬件实现的研究

哈尔滨工业大学学报 2002年第2期34卷 173-176页

作者：王学东杨华哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

为了解决Turbo译码Sub -MAP算法具有一定近似误差的问题 ,讨论了Turbo译码的Sub -MAP算法形式 ,用折线逼近曲线的方法 ,对Sub -MAP算法提出了改进方案 ,给出了Sub -MAP改进方案中度量值的计算模型 ,并讨论了Sub -MAP改进方案选择的合理... 详细信息

为了解决Turbo译码Sub -MAP算法具有一定近似误差的问题 ,讨论了Turbo译码的Sub -MAP算法形式 ,用折线逼近曲线的方法 ,对Sub -MAP算法提出了改进方案 ,给出了Sub -MAP改进方案中度量值的计算模型 ,并讨论了Sub -MAP改进方案选择的合理性 .分析表明本改进方案能很好的减少算法近似而带来的误差 ,而且对于Sub -MAP译码算法的实现 ,增加的只是线性简单运算 .

关键词：译码器硬件实现 Turbo码 MAP算法数据传输编码