基于数字图像像素单元建立准三维FLAC^(3D)模型

在实际应用中,即使是建立较为简单的不规则准三维模型,FLAC3D也存在一定难度,因此,提出了一种快速建立FLAC3D准三维模型的方法,即基于数字图像像素单元的位置属性建立FLAC3D准三维模型,并根据像素单元的颜色属性对所建立模型进行分组,以便实现对模型单元赋予不同属性材料或者建立不同功能模块(如开挖、回填)。借助上述思想,采用Visual Basic语言编写了IMAGE-FLAC3D接口程序,实现了FLAC3D软件建模的直观、快速和自动化。通过建立土石混合体有限差分模型和库岸滑坡有限差分模型,检验了该方法及程序的有效性和可行性。在此基础上,借助强度折减法对所建立库岸滑坡模型进行稳定性分析,分析结果与极限平衡法所得结果相近,说明了所建模型的可计算性。该方法可作为数字图像服务于岩土工程的典型范例。

0.5μm工艺CMOS有源像素传感器的总剂量辐射效应

采用60Co-γ射线对某国产0.5μm CMOS N阱工艺CMOS有源像素传感器(APS)的整体电路和像素单元结构进行了电离总剂量辐射效应研究,重点考察了器件的饱和输出信号、像素单元输出信号、暗信号等参数的变化规律。随着辐射剂量的增大,饱和输出信号逐渐减小且与像素单元饱和输出信号变化基本一致;暗信号随总剂量的增大而显著增大。研究结果表明,0.5μm工艺CMOS APS电离总剂量辐射效应引起参数退化的主要原因是光敏二极管周围的整个LOCOS(Local oxidation of silicon)隔离氧化层产生了大量的辐射感生电荷。

含污秽薄层的高压复合绝缘子表面电场计算新方法

为研究复合绝缘子污闪机理,需对含污层的复合绝缘子进行电场分析,然而绝缘子表面污秽层厚度数量级达10?4m,甚至更小,远远小于绝缘子的尺寸。目前现有的有限元及边界元电场计算方法都无法解决此类多空间尺度的场域分析问题。为此,提出一种基于数字图像处理的污秽绝缘子表面电场计算新方法,该方法首先应用图像处理技术对m×n大小绝缘子图像二值化处理,利用像素单元实现区域的网格剖分,同时在像素单元基础上建立阻抗数学模型;然后形成(m×n)×(m×n)大小的节点导纳矩阵,采取节点电压法对其进行电网络分析,得到污秽绝缘子表面电场分布。实例计算表明,与其他算法相比,该方法对于含污层的复合绝缘子电场计算具有明显优势,为复合绝缘子表面污闪机理的研究提供了新的有效的电场计算方法。

生态区评价中的空间范围确定及其对全球变化的响应──自然单元、社会单元与信息单元的复合

针对正在兴起的集科学、政策、管理于一体进行综合分析的“生态区评价”理论与方 法，本项研究就生态区评价中的空间范围确定的方法进行了探讨，并就其对全球变化的响应 机制进行了讨论。提出把自然单元、社会单元和信息单元进行复合（集成）的概念化模型，并以 此论证了生态区重要性与安全性水平排序的系统分析法。

CMOS有源像素传感器的中子辐照位移损伤效应

为研究空间高能粒子位移损伤效应引起的星用CMOS图像传感器性能退化,对国产CMOS有源像素传感器进行了中子辐照试验,当辐射注量达到预定注量点时,采用离线的测试方法,定量测试了器件的暗信号、暗信号非均匀性、饱和输出电压、像素单元输出电压等参数的变化规律。通过对CMOS图像传感器敏感参数退化规律及其与器件工艺、结构的相关性进行分析,并根据半导体器件辐射效应理论,深入研究了器件参数退化机理。试验结果表明,暗信号和暗信号非均匀性随着中子辐照注量的增大而显著增大,饱和输出电压基本保持不变。暗信号的退化是因为位移效应在体硅内引入大量体缺陷增加了耗尽区内热载流子产生率,暗信号非均匀性的退化主要来自于器件受中子辐照后在像素与像素之间产生了大量非均匀性的体缺陷能级。另外,还在样品芯片上引出了独立的像素单元测试管脚,测试了不同积分时间下像素单元输出信号。

基于矢量图形的反走样技术及其应用

介绍现行基于矢量图形反走样技术的几种实现方法 ,给出了一个较为适用的快速反走样算法 ,介绍了它的原理、算法并将它的结果在不同环境下与走样直线作了对比 ,最后利用它对数字地图和矢量字符进行了反走样分析。

三值光学计算机数据位与运算部件像素的映射技术

为有效利用运算部件像素资源,在介绍了降值设计理论、三值逻辑光学运算部件结构、三值逻辑光学运算器使用像素的情况等问题之后,提出并详尽讨论了三值光学计算机数据位与光学运算部件像素之间的一种映射方法。该方法包含了"以像素位为单位"进行映射、"像素组合互补性优先"、"定时映射"等策略。采用了"定时映射等待队列"、"构造像素组合互补运算器组"等关键技术。描述了相应程序的流程,并给出了相应的实验方法,验证了该方法的可行性和有效性。

CIG颜色计算的算法及实现

本文介绍了ＣＩＧ中常采用的光照模型及颜色计算经验公式，在此基础上介绍了ＣＩＧ像素处理器中颜色计算部件的 ＦＰＧＡ实现技术．

基于GPU的实时亚像素Harris角点检测

针对Harris角点检测精度和检测速度问题,利用现代图形处理器(GPU)对角点检测算法进行改进,提出一种基于GPU的快速亚像素Harris角点检测算法,该算法利用了GPU的并行处理能力和亚像素Harris角点检测算法的并行性特点。实验结果表明,对于分辨率为720×720的24bit视频图像,该算法能够实现实时的亚像素级Harris角点检测。

面向像素的并行快速后向投影算法

针对后向投影算法运算量大和实时性差的问题,该文在图形处理器的并行处理架构下,结合时域快速后向投影算法,提出了面向像素的并行快速后向投影算法。该方法距离向根据分辨率要求进行划分并分配并行线程,方位向聚焦则通过多级子孔径合并与图像分裂技术来降低运算量。通过比较该文算法、全局后向投影算法和距离多普勒算法的理论计算量、成像时间和加速比可以看出,该文算法的运算速度比后向投影算法大大提高。三种算法针对实测数据成像时间与成像效果的对比验证了该文算法的有效性和工程实用价值。

像素填充算法的研究

对CIG像素处理器中像素填充的数据结构及其填充算法作了研究，在此基础上提出了CIG中像素填充部件的一种设计方案。

基于单位象元尺度的黑龙港流域农用地下水资源供需分析

水资源匮乏和土地资源相对贫瘠是黑龙港流域最为严重的资源环境问题,基于对研究区遥感图像进行监督分类后得到的农业种植结构的分析,并运用作物缺水量和地下水资源供需短缺量、供需比的计算模型,开展了单位象元尺度的农业水资源供需平衡研究。结果表明,研究区冬小麦、水果和蔬菜分布较多的区域缺水最为严重,缺水量2 400m3/hm2以上的达到1.45万km2,占总面积的42.2%。据此,提出了区域水土资源优化配置方案,即在水资源短缺、土壤盐渍化或沙化地区,以种植耐干旱和耐盐咸的作物为主;在水资源丰沛、土壤有机质含量高和保蓄能力强的地区,以种植对水土资源要求高的作物为主。

基于GPU的高光谱遥感图像PPI并行优化

传统高光谱遥感信息处理算法的执行效率较低,无法满足海量遥感数据的实时处理需求。文章对基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)的高光谱遥感信息处理并行优化方法进行了研究,针对高光谱遥感图像混合像元分解中广泛使用的纯净像元指数算法,提出了一种基于矩阵乘法的GPU并行优化算法,并给出了实验比较和性能测试数据。实验表明,该优化方法在保证结果准确性的同时,运行效率显著提升,算法加速比最高达到634倍,验证了基于GPU的高光谱数据处理并行优化算法的有效性,能够较好地满足高光谱遥感信息实时处理的应用需求。

计算机图形处理器加速的光学航空影像正射校正

提出了计算机图形处理器(GPU)加速的光学航空影像正射校正并行算法,以满足获取光学航空影像对实时性的要求并提高对海量影像数据在CPU上串行正射校正的效率。介绍了光学影像正射校正算法原理以及正射校正算法的并行化处理。为减少GPU执行的计算负载,引入"有效像素区域"概念,设计了改进的GPU并行校正算法。通过配置选择以及存储器访问优化进一步提高了算法的执行效率。最后,分析了GPU并行算法的精度,并验证了噪声干扰对算法的影响。实验结果表明,优化的改进GPU并行算法显著提高了正射校正的速度,影像大小为5 000×5 000时,加速比最高可达CPU串行算法的223倍以上。虽然GPU单精度计算和噪声干扰会使影像校正精度有所下降,但尚在误差允许范围之内。该算法能够快速实现光学航空影像的正射校正,校正后的影像满足实际应用需要。

基于GPU加速的TIP技术

为加快TIP(Tour Into the Picture)的绘制速度,提出1种基于GPU(Graphics Processing Unit)的方法,充分利用GPU的运算能力,把背景纹理提取过程从CPU转移到GPU中进行,利用GPU固定管道进行TIP绘制,CPU负责前景模型的深度计算及纹理提取.因此,CPU与GPU可以并行运算,显著提高纹理映射速度从而缩短整个TIP绘制时间,满足用户在虚拟场景中漫游的实时性要求.

基于近红外成像光谱的人体动态运动点像素校正系统

为了校正形变像素,提升图像质量,提出一种基于近红外成像光谱的人体动态运动点像素校正系统,通过探究光谱的成像原理与像素发生形变的原因对其展开研究,利用三帧连续图像的配准与差分相乘法对人体动态轮廓进行获取,经过形体学与形态学膨胀处理后,得到运动点像素及其空间域的相关性,统计后的像素数据会被传至整体统计模块中,从而获得通道统计均值,将整体统计模块聚合后解得整体统计值,根据像素增益标量与暗补偿和光强响应,采用最小平方法拟合理想矩阵与实际矩阵,再基于方位向脉冲压缩运动点与距离像素形变量表达式,对形变像素完成校正,最后运用中值滤波对校正后图像实施噪声点去除。仿真实验表明,系统在校正形变像素时效果明显且具有极高的准确性,可使图像细节得到精准还原,大幅度提升图像质量。

一种基于图形处理器的压缩单纯形方法

针对GPU通用计算环境CTM纹理资源的限制,研究了一种适于CTM的单纯形方法.依据单纯形方法每次变换最多只增加一列非单位元向量和矩阵求逆运算的特征,给出GPU上系数矩阵、基逆矩阵等的压缩存储策略及在该策略下求解基逆矩阵、单纯形乘子和检验数等步骤新的计算规则.CPU主要进行迭代控制;而计算密集类任务皆由GPU完成.理论分析证明该方法比标准方法在时空复杂度上提高了一个数量级.数值实验表明该方法不仅扩大了可求解问题的规模,且在获得正确优化结果的前提下,效率比CPU版本有数百倍的提高,甚至数倍领先于MATLABR2007a.

基于图形处理器的海浪仿真研究

提出了一种新的海浪数学模型构造算法,利用基本噪音函数构建Perlin噪音函数,并利用Perlin噪音函数生成的高度场为海浪中的水质点提供高度采样源。同时针对海浪仿真中计算量大的问题,以及依赖CPU完成图形运算的不足,提出用图形处理器(GPU)中的顶点着色器和像素着色器实现海浪的仿真,以平衡CPU和GPU的负载,确保仿真实时和逼真的视觉效果。

640×512-25μm多功能红外读出电路设计

以上华0.35μm 5 V工艺设计了一款640×512-25μm多功能红外读出电路。该红外读出电路工作在80 K温度条件下适合多种红外探测器,如InSb, HgCdTe和InGaAs。此设计在分析各模块实现的基础上,重点设计了像素单元以及阵列的读出方式。同时,利用相关双采样技术,降低了信道里产生的噪声。最后,对该设计的电路进行单路、双路和四路仿真。其中工作频率为5 MHz,系统默认工作帧频为60 Hz,最大功耗为180 mW,输出摆幅大于3 V,线性度也在99%以上。

象素填充的算法及实现

主要介绍了ＣＩＧ象素处理中象素填充的算法及其ＦＰＧＡ实现技术。