基于Unet的车牌定位系统及其FPGA实现

针对传统基于边缘检测、颜色和形态学的车牌定位算法易受拍摄角度、光照、天气等复杂背景干扰的问题,本文引入Unet神经网络,提高了车牌定位的准确度。考虑到硬件移植的可行性,重点考虑了Unet网络宽度、输入图像分辨率、非结构化剪枝等对定位精度的影响,得到更为轻量的网络模型,参数总量仅为76K。在FPGA板上搭建测试平台测试实现了97.6%的定位准确率,识别帧率为50FPS,可应用于需边沿计算的场景中。

基于神经网络的HEVC帧间预测方法及其硬件研究

相比于H.264,高效视频编码标准(HEVC)提出了许多新技术,提高了编码性能,但是也显著提高了编码复杂度。本文从硬件实现的角度出发,对已有的帧间CU划分预测神经网络的结构进行了多方面的优化,使其参数减少了70%,加法和乘法运算分别减少了60%、58.2%。并对优化后的卷积神经网络参数采用10位定点数方案进行定点化处理,进一步有效减少硬件资源的开支。对比于HEVC参考软件(HM16.5),优化后网络引起的BD-BR和BD-PSNR平均损失为1.718%和-0.056dB,平均节省35%~52%的编码复杂度,并且定点化处理后引起的性能损失可忽略不计。

可用于HEVC视频编码器的混合输入DCT变换器设计

针对帧间预测重构时,因编码树单元(CTU)尺寸增大和划分层次增加,完成全部变换块变换所需要的时钟周期显著增多的问题,提出一种既可以实现单一变换块的变换与反变换,又可以对尺寸为32 px×32 px、基于高效视频编码标准(HEVC)四叉树划分的混合块进行变换与反变换的硬件架构.采用多层次蝶形架构与混合矩阵乘法器对混合输入数据进行逐级分解并运算.实验结果显示,其数据流动与单一变换块一致.在Altera的Stratix III器件下综合工作频率为189.47 MHz;在Synopsys的SAED 90-nm器件库下用逻辑综合工具(DC)综合工作频率为140 MHz,逻辑门数为1.30×10^(5);混合块变换每个时钟始终可以处理32点数据.

二维位置敏感探测器及信号处理器

介绍一种基于单片机的数字式二维PSD信号处理器的设计、性能和测试结果。与模拟式二维PSD信号处理器相比 ,该处理器具有通用、直观、准确度高、易于实现接口和控制等特点。此外 ,该处理器还根据四边形结构PSD的非线性特征增加了非线性修正功能 ,使四边形结构PSD也具有相当高的线性度和位置测量准确度。

基于连通区域的复杂车牌的字符分割算法

为克服车牌识别过程中,字符分割算法受到伪车牌、阴影和倾斜等因素的影响,提出基于连通区域标记的复杂车牌的字符分割算法。经预处理消除车体和阴影对图像二值化的干扰;对被标记区域的高度和间隔特征进行特征筛选,去除复杂边框和伪车牌等因素对分割的影响;采用模板和投影法补充分割,解决字符缺省、粘连等问题。大量实例验证结果表明,该算法能有效分割复杂车牌,去除伪车牌,有较高鲁棒性和识别率。

基于组合支持向量机的车牌字符识别

为克服传统支持向量机(SVM)算法应用在车牌字符识别问题上出现的结构复杂、训练样本庞大、识别速度慢的问题,提出一种多分类支持向量机结构,即组合多分类支持向量机(CMM-SVM),应用于车牌字符识别。根据车牌字符分布特点,设计3组基于超球面的一类支持向量机(OC-SVM),分别识别汉字字符、字母字符、数字与字母混合字符,依据距离最小原则进行初步识别;在前一步识别的基础上,采用标准SVM对易混淆的字符进一步判断,提高识别率。通过大量的样本测试验证了该结构能够准确识别复杂环境下的各类字符,识别率高,识别速度快。

一种HEVC编码器重构模块全流水架构设计

视频编码的重构是新一代视频编码标准(High Efficiency Video Coding,HEVC)的重要模块,通过对预测后的残差数据进行变换、量化等操作,能够大幅度地提高编码效率。由于重构过程必须与解码过程相同,所以要符合HEVC编码标准,且帧内块重构必须用到左侧与上侧块的重构数据,而这必然会引起流水线时常断流。因此,硬件重构时无法实现相邻块流水处理,限制了提升硬件处理单元工作效率的途径。本文提出一种YUV分量交叉变换的硬件架构,可有效提高硬件资源的利用率。综合结果显示,和现有架构相比,新架构在计算速度、时序紧凑性以及资源消耗上有较大优势。

基于AV1的螺旋搜索算法优化

为降低视频编码过程中帧间运动估计运算的复杂度,本文采取螺旋搜索算法代替AV1中的钻石搜索算法。在此基础上,提出螺旋搜索算法的优化方案,分别测试了使用不同层编码块代价更新情况作为螺旋搜索提前终止条件的性能损失与计算复杂度。实验证明,本文提出的基于螺旋搜索使用不同层作为提前终止算法相较于按照SuperBlock做螺旋搜索最大只增加了0.0597%的BD-BR,却使搜索点数降低了33.2%,更加易于实现实时编码。

AV1视频编码器中分像素插值滤波器的设计与实现

为降低AV1视频编码中分像素插值滤波部分的硬件资源开支,提出了一种基于Regular模式按行插值硬件架构。该架构以8×8大小作为处理基本单元,用移位加法的方式实现固定系数的乘法运算,挖掘系数之间的公因子,复用公因子实现电路,再使用3:2压缩器减少加法器个数并减少累加求和延时。该算法不仅降低了硬件面积,而且提高了硬件的最高工作频率。硬件设计使用Verilog HDL语言描述,在vivado2019.2上进行仿真验证,使用SIMC 55 nm工艺在Design Compiler上进行逻辑综合,最高频率可以达到800 MHz,门数为75.19 K,功耗为37.37 MW,可实现4320p@60 fps序列的实时插值。

UWB_OFDM系统中128点FFT/IFFT的IP核的设计

提出了两种针对超宽带(UWB)无线通信系统的128点快速傅里叶变换(FFT)IP核的设计,分别采用了288和448两种混合基结构.从算法、结构上对其优点和缺点作了分析.经过研究发现,448结构以增加面积为代价,降低了工作频率,在功耗方面有优势.而288结构在面积方面有优势.两个算法都可以在312ns内完成运算,都符合超宽带无线通信系统中对FFT的要求.两种算法都有规则的数据流,且控制器结构简单.

数码管显示驱动和键盘扫描控制器CH451及其应用

介绍一种新型的键盘显示驱动芯片CH451的性能特点和工作原理 ,给出了CH451键盘显示驱动芯片与MCS

MIMO-OFDM系统中低功耗FFT/IFFT处理器设计

针对IEEE 802.11ac多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)系统,设计一种支持8组128点数据并行处理的低功耗FFT/IFFT处理器,利用RAM实现对输入和输出数据的顺序调整,使得处理器可以与MIMO-OFDM系统中其他模块直接进行数据通信。该处理器通过Verilog语言实现,采用TSMC 65 nm工艺库进行逻辑综合,结果表明其在0.9 V,125℃的工艺库最差工作条件下可达到100 MHz工作频率,与利用寄存器延时单元实现输入和输出数据顺序调整的FFT/IFFT处理器相比,总的门数减少了32.98%,功耗降低了79.4%。

基于802.11ac的FFT/IFFT处理器设计

针对IEEE 802.11ac MIMO-OFDM系统设计了一种8通道128点FFT/IFFT处理器,该处理器采用MRMDC结构,支持8通道数据的并行处理,有效降低了硬件复杂度和提高了数据吞吐率.提出的数据输入和输出顺序调整结构,可以实现数据自然顺序的输入和输出,从而实现了和MIMO-OFDM系统中的其他模块直接进行数据传递.FFT/IFFT处理器由Verilog语言实现,并用Synopsys公司的Design Compiler在SMIC 0.18μm CMOS工艺库下进行逻辑综合,内部数据和旋转因子的宽度采用12bit,最高工作频率可达100 MHz,数据吞吐率可达1Gb/s.

地方高校新工科微电子人才培养策略研究

新工科具有新技术、新业态、新模式等特征,它对人才培养提出了新的要求。本文分析了福建省“一芯一屏”产业链发展对人才的需求与高校人才培养存在的困难,提出了充分利用地方优势资源,“校校政企”协同育人的思想路线,并具体说明了突破人才培养困境的几个途径。

面向硬件的帧内预测模式选择快速算法与实现

新一代视频编码标准HEVC硬件实现的复杂性较之以前的标准有大幅提高.在保证编码性能的前提下,为了降低硬件实现的复杂度和资源消耗,提高硬件的处理速度与并行度,提出一种面向硬件实现的HEVC帧内编码快速算法.首先在Hadamard-SATD基础上引入头比特估计,简化了率失真代价计算过程;然后使用同层相邻块的最佳模式作为最有可能模式列表的输入,解除计算预测值时对重构数据的依赖性,提高了硬件的处理速度;最后采用新的预测单元处理顺序和基于16点的硬件复用结构,使之更利于硬件实现的情况下减少硬件资源的使用.实验结果表明,与参考软件HM16.7相比,文中算法可以降低约40%的编码复杂度,且没有明显性能损失;在Xilinx的Virtex6综合结果表明,硬件面积比已有算法减少了45%左右,并且可以达到30帧/s 1 080p视频序列的实时编码要求.

基于FPGA的快速连通区域标记算法的设计与实现

针对无行消隐图像不间断输入的高速图像处理情况,提出一种快速连通区域标记算法的硬件实现方法。利用游程编码优化标号生成算法,减小临时标号数量和等价表长度,并可同时完成特征提取;利用逐像素扫描法,以单时钟周期实现标号跟踪;利用等价表合并方法完成标号合并和特征合并。FPGA仿真结果表明:对连续输入的二值图像进行连通区域标记和特征提取时,运行时间仅由图像输入时间和等价表合并时间组成,明显优于其他方法,可适用于图像的快速识别与跟踪。

铂电阻测温正反馈线性化的研究与设计

在分析铂电阻测温正反馈线性化电路输出特性的基础上,研究了不同拟合直线对其输出非线性的影响,给出提高测温区域输出信号线性度及灵敏度的设计方法。与传统的三点线性拟合设计法相比,该方法有效地提高电路的测温精度,且简单实用,可满足工业过程高精度测温的需要。

基于模拟乘法器的温度传感器线性化设计方法

利用模拟乘法器独特的运算功能,分别给出热电偶、热敏电阻、铂热电阻测温电路线性化的设计方法。该方法简单,可从根本上消除非线性误差,准确度高,对电路和环境要求低,适用于高精度宽范围的仪器仪表,应用表明效果较好。

基于共面电容的非接触式液位线性测量系统的研究

一种基于共面电容传感器的非接触式液位线性测量系统主要包括前端平面电容传感器的设计、中间电容信号转换电路、后级的单片机数据处理以及液晶显示功能设计。与传统的线性液位电容传感器相比较本系统所设计的电容液位传感器,传感器可以直接安装在密闭容器外面,避免与容器内的液体接触造成污染或腐蚀传感器等问题。设计中采用差分电容的设计方案提高了系统的抗干扰能力。该测量系统具有结构简单,灵敏度高,稳定性好,动态响应特性好,可以在高温、强磁场、强辐射环境下精确测量非金属密闭容器内液位的实时状态。该系统可以广泛应用于液位在线监测领域。

数字集成电路课程的教学案例研究

为配合福建省集成电路产业迅速发展,数字集成电路作为微电子科学与工程专业的核心课程,试行了以产业实际案例教学为主的应用型教学模式.强化学生的工程应用能力和创新意识,激发学生的学习兴趣和学习动机,使课程充满生机和活力.