检索结果-南通市图书馆

可循环学习的BP神经网络硬件电路设计与仿真

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

可循环学习的BP神经网络硬件电路设计与仿真

作者：章志强华中科技大学

学位级别：硕士

随着信息时代的到来,对数据处理的要求越来越高,传统的数字计算机的处理器是以串行方式进行信息处理,在很多情况下并不能满足现在的需要,而人工神经网络是为了模拟人脑神经系统的一种数学模型,这种并行处理方式的人工神经网络使得人们... 详细信息

随着信息时代的到来,对数据处理的要求越来越高,传统的数字计算机的处理器是以串行方式进行信息处理,在很多情况下并不能满足现在的需要,而人工神经网络是为了模拟人脑神经系统的一种数学模型,这种并行处理方式的人工神经网络使得人们对未来海量数据的处理看到了希望。BP神经网络是一种通过反向传播学习算法训练的人工神经网络,目前对BP神经网络的软件实现研究已经很成熟,应用也比较广泛,然而在硬件实现方面却研究较少,所以现如今相对于软件实现来说,BP神经网络硬件实现更能体现出它的并行处理机制,具有非常重要的现实意义。本文首先通过研究BP神经网络的基本原理,建立BP神经网络数学模型,由全局到局部确定实现整个BP神经网络所需的主要电路,包括加权求和电路、I/V转换电路、sigmoid激活函数电路以及学习电路;然后分别对加权求和电路、I/V转换电路和sigmoid激活函数电路进行仿真测试以确定各电路实现条件和参数;其次结合国内外对BP神经网络硬件实现研究状况,针对BP神经网络的应用范围设计出了一种可循环学习电路,并仿真验证了此电路可以通过脉冲控制不断学习并刷新权值;最后再由局部到全局,将所有主要电路进行组合实现整个BP神经网络硬件电路,通过仿真测试本文设计的可循环学习电路的有效性。仿真结果显示,对单个样本的输入而言,使用可循环学习电路仿真的结果误差仅为零点几毫伏,相对误差只有0.013%左右,而不使用可循环学习电路时相对误差可达4.78%左右;对于多个样本的输入而言,可循环学习电路运用于BP神经网络电路中可通过脉冲在控制学习时同步控制所有样本循环输入,然后以实现函数拟合为例,得到仿真的相对误差约为11.95%,与本文使用C++编程实现的相对误差为9.00%相差不大,表明可成功通过硬件替代软件编程实现BP神经网络,同时也验证了该可循环学习电路的有效性。

关键词： BP神经网络反向传播硬件实现可循环学习电路函数拟合

基于二阶牛顿插值的图像自适应缩放设计及实现

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

计算机应用与软件 2020年第9期37卷 126-132,138页

作者：王康杨瑞祺杨依忠解光军合肥工业大学电子科学与应用物理学院安徽合肥230601

针对图像插值算法的不足会导致图像模糊及边缘不清晰等不良视觉效果,提出一种新的基于二阶牛顿插值的自适应缩放算法。根据插值点的位置对图像水平方向进行插值计算得到中间图像;根据中间图像计算出插值点的垂直方向、45度方向和135度... 详细信息

针对图像插值算法的不足会导致图像模糊及边缘不清晰等不良视觉效果,提出一种新的基于二阶牛顿插值的自适应缩放算法。根据插值点的位置对图像水平方向进行插值计算得到中间图像;根据中间图像计算出插值点的垂直方向、45度方向和135度方向上的二阶差分等参数;判断插值点位置并计算得到目标像素图像。对算法进行硬件实现及验证,结果表明,该算法图像缩放效果更优,图像边缘保护更佳,其峰值信噪比(PSNR)和边缘保护指数(EPI)优于其他算法,且计算复杂度低,利于硬件实现。

关键词：插值算法二阶牛顿插值图像缩放硬件实现

Efficient implementation of a cubic-convolution based image scaling engine

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

Journal of Zhejiang University-Science C(Computers and Electronics) 2011年第9期12卷 743-753页

作者： Xiang WANG Yong DING Ming-yu LIU Xiao-lang YAN Institute of VLSI Design Zhejiang University Hangzhou 310027 China

In video applications,real-time image scaling techniques are often required.In this paper,an efficient implementation of a scaling engine based on 4×4 cubic convolution is proposed.The cubic convolution has a better performance than other traditional interpolation kernels and can also be realized on hardware.The engine is designed to perform arbitrary scaling ratios with an image resolution smaller than 2560×1920 pixels and can scale up or down,in horizontal or vertical direction.It is composed of four functional units and five line buffers,which makes it more competitive than conventional architectures.A strict fixed-point strategy is applied to minimize the quantization errors of hardware realization.Experimental results show that the engine provides a better image quality and a comparatively lower hardware cost than reference implementations.

关键词：立方卷绕旋转硬件实现插值引擎

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于去雾加速器的数字水印系统设计

基于去雾加速器的数字水印系统设计

作者：吴继婷合肥工业大学

学位级别：硕士

随着互联网时代的发展,信息安全问题日益突出,数字水印作为版权保护和身份认证的手段备受关注。它常用于地质勘察和军事通信等领域。为了保护勘察信息,同时避免图像被恶意盗取和篡改,人们将需要保护的信息当作水印嵌入到图像中。又由于... 详细信息

随着互联网时代的发展,信息安全问题日益突出,数字水印作为版权保护和身份认证的手段备受关注。它常用于地质勘察和军事通信等领域。为了保护勘察信息,同时避免图像被恶意盗取和篡改,人们将需要保护的信息当作水印嵌入到图像中。又由于户外勘察会受到天气的影响,遇到雾霾天气时会使拍摄到的图像质量降低。为了提高图片的质量,去雾也成为研究的热点问题。针对以上问题,本文提出一种基于去雾加速器的数字水印系统,在去雾的同时,进行水印的嵌入,实现对去雾图像的实时保护。既保证了图像的安全性,也提高了图像的质量。本文的主要工作有:（1）提出一种基于关系型和线性内插相结合的水印算法。该算法在图像中嵌入灰度水印,其中对黑白像素点,仅采用关系型算法嵌入,对其它像素点,采用两种算法相结合嵌入。同时为了验证该算法的鲁棒性,对嵌入水印的图像进行椒盐噪声、高斯白噪声以及剪切等攻击。实验结果表明,在无任何攻击下,嵌入水印的图像峰值噪声比达到41d B,提取水印的归一化相关系数值为1,具有很好的不可感知性;经噪声攻击后提取水印的归一化相关系数值在0.7以上,具有一定的鲁棒性。（2）设计实现串、并行两种架构的数字水印硬件电路。串行架构通过采用数据复用技术设计离散余弦变换模块,通过复用加法器来减少资源;利用行列转换读写的单RAM转置模块实现转置功能,通过复用RAM,有效减少硬件资源。并行架构采用流水线设计方案,设计并行度为8的离散余弦变换模块作为底层功能单元,有效降低水印嵌入和提取的时间。基于FPGA的实验结果显示,串行架构比并行架构的LUT减少22.4%,寄存器减少40.9%,频率提高16.6%;并行架构比串行架构的计算时间减少约85.5%,吞吐量也有约6倍的提升。（3）设计实现一种基于去雾加速器的数字水印系统。该系统在对图像去雾的同时,还可以进行水印的嵌入,不但提高图像的质量,还保证了图像的安全性,从而有效抵抗恶意窃取。实验表明,基于去雾加速器的数字水印系统1s内可以处理38帧全高清（1920×1080）图像,满足实时要求。

关键词：数字水印关系型和线性内插离散余弦变换去雾加速器硬件实现

基于可重构计算平台的k-means算法硬件实现

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于可重构计算平台的k-means算法硬件实现

作者：周禹辰南京大学

学位级别：硕士

k-means是常用的聚类分析算法,在数据挖掘、图片分析、大气污染防治、用户模型分析等诸多领域有着广泛的应用。算法通过分析数据集合内各数据点间距离,将数据集分为若干子集,使得同一子集内数据点间距离小,不同子集的数据点间距离大。... 详细信息

k-means是常用的聚类分析算法,在数据挖掘、图片分析、大气污染防治、用户模型分析等诸多领域有着广泛的应用。算法通过分析数据集合内各数据点间距离,将数据集分为若干子集,使得同一子集内数据点间距离小,不同子集的数据点间距离大。为提高算法运算速度,本文基于可重构计算架构对k-means算法的硬件实现进行研究,主要工作包含如下三个方面:1.本文基于可重构计算平台对k-means算法进行硬件设计,采用各子模块共享的存储和运算资源,通过状态机完成不同子模块下存储和运算通路的选通,从而实现资源的高效复用。2.本文采用k-means++聚类中心初始化算法,并完成了基于该初始化算法的硬件设计,从而提高算法聚类效果,并通过可重构的方式,减少初始化运算对资源的额外消耗。3.本文针对各子模块的存储控制逻辑,设计了不同的循环展开方案,减少循环间的流水空隙;针对各子模块的运算控制逻辑,分别设计了支持16/32路并行的计算单元,增加硬件实现的并行度,提高了运算速度。此外,本文还通过UVM和FPGA平台对硬件设计的结果进行验证分析,并对验证的覆盖率和设计的性能进行评估,该设计在FPGA实现下吞吐率约为27.17Gbps,在CMOS 14nm工艺下ASIC实现的吞吐率约为169.8Gbps,较现有工作平均周期数加速比最高可达8.37。

关键词： k-means 可重构硬件实现 k-means++ 并行计算

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

综合显控箱电路设计与技术验证

舰船电子工程 2022年第7期42卷 142-147页

作者：方航向宇严涛中国船舶集团有限公司第七一〇研究所宜昌443004

为配合某型装备工程研制,需要设计一台集成显示及控制功能一体的电子设备。论文基于从上至下的设计思路首先对产品的设计与制造需求进行了梳理分析、对总体功能进行了子功能模块化分解,其次基于子功能进行了具体电路设计与硬件实现,最... 详细信息

为配合某型装备工程研制,需要设计一台集成显示及控制功能一体的电子设备。论文基于从上至下的设计思路首先对产品的设计与制造需求进行了梳理分析、对总体功能进行了子功能模块化分解,其次基于子功能进行了具体电路设计与硬件实现,最后进行了整机的试制调试和实物样机功能及性能等的技术验证。验证结果表明,该型电子设备电路设计合理,较好地满足总体需求,设计思路可行,其设计方法和流程对产品电气设计具有积极的参考意义。

关键词：电路设计需求分析功能分解硬件实现技术验证

基于量子密钥分发系统的TCP/IP模块实现

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

微电子学与计算机 2019年第1期36卷 74-78页

作者：林弘伟杨灿美林福江中国科学技术大学微纳电子系统集成研究中心安徽合肥230026 科大国盾量子技术股份有限公司安徽合肥230088

量子保密通信设备集成化是目前的趋势,而量子密钥分发系统是其中的关键.本文针对该系统中对安全性和系统性能的需求,提出了一种基于硬件的TCP/IP协议处理结构.该结构采用数字电路设计方法,实现了TCP/IP协议中网络层和传输层的相关功能,... 详细信息

量子保密通信设备集成化是目前的趋势,而量子密钥分发系统是其中的关键.本文针对该系统中对安全性和系统性能的需求,提出了一种基于硬件的TCP/IP协议处理结构.该结构采用数字电路设计方法,实现了TCP/IP协议中网络层和传输层的相关功能,并通过AHB接口集成到系统芯片中.该结构作为独立的网络数据处理模块能够减轻CPU的计算负担,同时设置该模块以自定义端口方式工作,将量子域与经典网络隔离,降低密钥泄露风险.测试结果显示该结构可达到450Mbps的数据吞吐率,能够满足量子密钥分发中网络带宽的需求.

关键词： TCP/IP协议硬件实现保密通信量子密钥分发

面向5G NR的无线终端Polar码译码器设计

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

面向5G NR的无线终端Polar码译码器设计

作者：张达华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

极化码作为人类已知的第一种能够被严格证明能够达到信道容量的信道编码方案,具有低复杂度的编码和译码算法,目前已成为学术界和工业界的一个研究热点。经过近年来编码学者的不懈努力,与广泛使用的Turbo码和LDPC码相比,Polar码的在译码... 详细信息

极化码作为人类已知的第一种能够被严格证明能够达到信道容量的信道编码方案,具有低复杂度的编码和译码算法,目前已成为学术界和工业界的一个研究热点。经过近年来编码学者的不懈努力,与广泛使用的Turbo码和LDPC码相比,Polar码的在译码性能方面更加优异,同时计算复杂度更低。基于Polar这些优点,必将在未来的移动通信中占有广阔市场。本文首先介绍了极化码的基本原理。通过分析信道联合和信道极化的操作分析了信道极化的现象本质,以信息论的角度分析了信道容量变化的原因,然后介绍了极化信道的可靠性估计方法,分别给出了计算巴氏参数和高斯近似的方法,并分析了各自方法的优缺点。最后重点研究了 Polar码的译码算法原理,分别介绍了 SC译码算法、SCL译码算法和CA-SCL译码算法。其次搭建了算法仿真平台,在基于高斯信道的条件下对三种译码算法进行了大量的C语言算法模型的仿真和译码性能分析,研究不同码长、不同码率对于Polar码译码性能的影响,分析了 CA-SCL译码算法在不同列表数量下的译码性能,通过三种译码算法的性能对比选择CA-SCL译码算法进行了量化研究,并且针对硬件实现对算法计算过程进行了一定的优化,通过对比在不同量化参数下CA-SCL译码算法的译码性能,选择合适的参数对CA-SCL译码算法做定点化处理。最后完成了 Polar译码器的硬件实现。首先确定基于CA-SCL译码算法的译码器架构并进行功能模块划分,之后详细介绍了 CA-SCL译码器的硬件架构和主要模块的设计实现。作为译码器的核心模块,SC译码核心采用了半并行的线型SC译码架构,以牺牲很小的吞吐量为代价,有效增加了 SC译码核心模块的硬件效率。通过搭建的仿真验证平台验证了 Polar译码器的功能正确并且得到了译码性能曲线,最后对所做的译码器进行了逻辑综合。

关键词： Polar码极化码编码 CA-SCL译码算法硬件实现

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于FRI的编码超声信号稀疏采样方法研究

基于FRI的编码超声信号稀疏采样方法研究

作者：邱越江苏大学

学位级别：硕士

由单个脉冲激励的超声信号具备有限新息率信号特征,能够对其进行稀疏采样,进而从稀疏采样数据中准确恢复出原信号的关键信息参数,可以有效降低脉冲类超声信号的A/D采样速率,减少采集数据量,在超声检测领域有着广泛的应用。而编码激励超... 详细信息

由单个脉冲激励的超声信号具备有限新息率信号特征,能够对其进行稀疏采样,进而从稀疏采样数据中准确恢复出原信号的关键信息参数,可以有效降低脉冲类超声信号的A/D采样速率,减少采集数据量,在超声检测领域有着广泛的应用。而编码激励超声能够有效提高检测信号的平均声功率而不增加发射电压,并提高检测范围与信噪比,在超声检测领域也有广泛的应用。但编码超声信号波形结构复杂,不具备有限新息率信号特征,因此无法直接应用基于有限新息率的采样理论对其进行稀疏采样,制约了其应用领域的拓展。针对这一现状,论文在研究编码超声信号特点与有限新息率稀疏采样理论的基础上,提出了一种适用于编码超声信号的有限新息率稀疏采样框架,推导其理论体系,并通过自行设计的硬件电路实现了这一框架。论文首先分析了现有的有限新息率稀疏采样理论,对目前脉冲类超声信号有限新息率采样体系进行了归纳和总结。建立了编码超声信号的数学模型,通过理论研究和仿真手段分析了编码超声信号的时频特征、激励方式以及换能器响应信号的特性。结合在缺陷检测领域对回波信号参数的要求,提出了一种基于高阶矩提取的编码超声回波信号脉冲流转换方法,将编码超声回波信号转换为有限新息率信号,并保留了回波信号的时延和幅值参数,对转换后的信号进行稀疏采样,从稀疏采样数据中准确重构出了回波信号的时延和幅值参数。设计并制作了理论框架下的硬件实现电路,测试并分析了电路的输入输出特性。以管道缺陷样品为检测对象,进行了不同种类和大小的缺陷检测,能够有效检测出缺陷。试验结果表明,该方法可以有效降低编码超声信号的采样速率,减少采集数据量,为编码类超声信号有限新息率稀疏采样方法在宽频带、多传感器阵列、长时间检测以及对数据快速处理要求高的场合进行应用提供了理论依据和硬件支撑。论文的主要研究内容如下:（1）阐述有限新息率稀疏采样原理,总结目前脉冲类超声信号有限新息率稀疏采样技术的进展。对编码超声检测应用领域和技术特点进行分析,指出编码超声信号稀疏采样的需求领域,建立编码超声信号稀疏采样与重构总体流程。（2）对比分析常见的编码形式及其特点,采用一种二进制频率编码方式,建立其数学模型,并对其时频特性、换能器响应特性以及回波信号参数进行分析和研究,为后续在此编码形式基础上开展有限新息率稀疏采样打下基础。（3）提出一种基于高阶矩的信号转换方法,推导编码超声信号脉冲流构建框架,给出脉冲流信号转换阶数的选择依据,并分析转换后信号的参数保留特性,以此作为有限新息率采样信号。对采样核构建与稀疏采样方法进行研究,获取了编码超声回波信号的稀疏采样数据,并对回波信号的时延和幅值参数进行了估计。设计并制作了该框架下的硬件电路,主要包括二进制频率编码产生与激励电路、编码超声信号回波接收电路、编码超声信号二阶矩提取电路、编码超声信号高阶矩转换电路以及增益调整电路,结合课题组前期研制的采样核电路,实现了编码超声信号的硬件稀疏采样与参数估计。（4）为了验证所提出方法与所设计电路的有效性,分析其性能特点,搭建管道缺陷编码超声检测试验平台,采用4位二进制频率编码,其中“0”代表3.2MHz低频码元,“1”代表6.4MHz高频码元,对4种管道缺陷进行检测,获取了编码超声回波信号的稀疏采样数据。应用零化滤波器法进行回波信号关键信息参数估计,其中时延参数最大重构误差为0.14%,幅值参数最大重构误差为9.32%,按常规奈奎斯特采样理论,A/D采样速率应不低于12.8MHz,而试验中稀疏采样速率为1.2MHz,采样速率仅为常规方法的约10%,采集数据量减少了80%以上,并能够有效检测出管道当中的常见缺陷。

关键词：稀疏采样有限新息率超声信号二进制频率编码硬件实现