为满足 HEVC(High Efficiency Video Coding)标准解码器中数据高吞吐率和高访存量的要求, 提出了一种
面向 HEVC 的高效率分像素插值滤波 VLSI(Very Large Scale Integration)架构设计。 在 HEVC 标准分像素插值算
法的基础上, 构造高并行度和流水线的插值滤波 VLSI 架构; 利用滤波器系数反转对称性, 设计可复用 8 阶滤
波器结构, 以减少滤波器硬件面积; 在传统的单输入通道插值器的基础上, 设计两路并行的 8 输入插值器, 以
提高数据吞吐量。 实验结果表明, 该设计能在频率为 34. 2 MHz 下完成 1 920伊1 080@ 30 帧/ s 视频解码需求,
同时, 能够满足 3 840伊2 160@60 帧/ s 视频的实时传输。

为优化四象限模拟乘法器的电路性能, 以满足现代模拟信号处理电路高频低噪的应用要求, 提出了一种新
型低压四象限模拟乘法器。 该乘法器以基于改进的电流传送器(MDDCC: Modified Differential Difference Current
Conveyor)的模拟平方器为基本电路, 采用台湾积体电路制造公司的 0. 18 μm CMOS 工艺的 PSPICE(Personal
Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)计算机软件进行仿真。 仿真结果表明, 该四象限乘法器具有良
好线性, 输入电压的范围为-0.1 V ~ +0.1 V, 截止频率为451.307 MHz, 当输入电压峰值为100 mV 时, 输出噪声
电压小于150 nV。 与已有乘法器比较, 该乘法器电路具有较好的线性特性以及较高的截止频率和带宽, 输出噪声
电压有所减少, 在高频信号处理系统中性能更优。

提高人参品类的鉴别效果, 研制了一套智能化自动检测系统。 该系统硬件主要包括气体传感器阵列的
驱动电路、 信号调理和数据采集电路、 信息处理单元电路、 进气部分电路控制电路、 外部接口电路。 该系统使
用主成分分析(PCA: Principal Component Analysis)与支持向量机(SVM: Support Vector Machine)相结合的算法
实现对人参品类的鉴别, 同时利用 PID(Proportion Integral Differential)算法实现对气室温度的智能控制, 提高了
气体传感器的稳定性和精确度。 使用该系统对红参、 白参、 西洋参、 太子参、 三七(小人参)以及外形与气味相
似的天花粉进行了多组测试。 实验结果表明, 该系统对人参品类的鉴别具有较高的准确度, 并且操作简单、
成本低廉, 具有良好的应用前景。

为解决基于有机衬底的传统光波导传感器灵敏度低的问题, 提出了基于聚合物材料的高灵敏度 MZI
(Mach-Zehnder Interferometer)波导的传感器结构, 从理论上设计了对称形 MZI 和非对称形 MZI 的高灵敏度波导
传感器结构。 得到对称型 MZI 形波导传感器折射率在 1. 34 ~1. 36、 1. 36 ~1. 38 和 1. 38 ~1. 40 区间内灵敏度分
别为1 850. 76 dB/ RIU、 1995. 09 dB/ RIU 和1 547. 30 dB/ RIU。 圆弧型非对称型 MZI 波导传感器折射率在1. 33 ~
1. 35、 1. 35 ~1. 38 和1. 38 ~1. 40 区间内灵敏度分别为1 719. 23 dB/ RIU、 1 251. 68 dB/ RIU 和2 065. 22 dB/ RIU。
对这两种传感器结构, 通过多个波导传感器相集成的设计, 可实现材料在折射率 1. 33 ~1. 40 区间内的高灵敏度传感。

 为解决径流小区径流采样中有线数据传输带来的传输不便的问题, 基于无线局域网(ZigBee)技术, 设计
了一种低功耗的径流场水土侵蚀采样系统, 用于自动采集雨后地表径流样品, 并记录径流的采样时间等参数。
装置采用 TI 公司的 CC2530 为核心控制器, 负责无线数据收发及采样装置控制。 该系统由无线手持机和多台
径流采样装置组成, 无线手持机和径流采样装置组成星型 ZigBee 网络传输数据, 手持机作为中心节点负责整
个网络的管理及对各个采样装置的控制, 径流采样装置作为网络分节点, 根据中心节点设定的采样规则自动对
径流进行分离采样。 该系统使用 12 V 铅酸电池作为供电电源, 实现了硬件和软件的低功耗设计。 通过径流场
的现场实验, 验证了该系统具有使用方便、 稳定性好和可靠性强等优点。

 为解决传统多媒体会议、 多媒体教学只能从演讲者到听众展示信息的交互单一性问题, 设计基于嵌入式
硬件、 Android 和 iOS 终端共享图片系统。 系统分为移动终端、 Linux 硬件系统和服务端 3 部分。 移动终端将多
媒体图片进行压缩, 以流的形式上传到服务器。 硬件模块将上传的流文件还原成图片展示在与之相连的投影
仪幕布上, 实时刷新共享图片, 新共享的图片覆盖前面共享图片。 服务器将所有移动终端上传的图片保存在数
据库中, 便于每个移动终端查看和保存历史图片。 测试显示, 在嵌入式平台上可实现不同图片的实时共享,
解决了多媒体文件信息的交互单一性问题。

为降低低密度奇偶校验(LDPC: Low-Density Parity-Cheek)码译码算法的复杂度, 同时提高通信系统性能,
在研究对数似然比置信传播(LLR-BP: Log-Likelihood Ratio Belief Propagation)算法及其简化的译码算法基础上,
提出了一种基于归一化最小和(NMS: Normalized Min Sum)算法的改进算法。 深入研究了 Gamma-Gamma 分布
模型, 并将 Gamma-Gamma 分布作为仿真的信道模型, 应用 Matlab 仿真比较了 LLR-BP 及其简化算法在不同湍
流强度信道下的性能。 仿真结果表明, 无论在 AWGN(Additive White Gaussian Noise)信道还是不同湍流强度的
Gamma-Gamma 信道下, 改进算法在几种算法中都有较好的译码性能, 尤其是在中湍流和强湍流信道下改进算
法的性能优势更为明显。 通过码长对 BER(Bit Error Rate)影响的仿真结果表明, 适当增加码长可有效改善算法
的性能。

 为解决桥式吊车水平移动过程中的定位控制与防摆控制问题, 利用拉格朗日方程建立了其非线性数学模
型, 设计了自抗扰控制器(ADRC: Auto Disturbances Rejection Controller) 并与比例微分( PD: Proportional
Differential)控制器。 利用人工鱼群算法对控制器参数进行了整体优化, 克服了试凑参数的繁琐性。 通过仿真
实验对控制器进行的测试结果表明, 该控制器系统能有效抑制负载摆动, 对系统参数变化及摆角扰动有很强的
鲁棒性。

为解决肌型血管生物学模型的同步问题, 采用追踪控制的方法, 根据李雅普诺夫(Lyapunov)稳定理论构
造了适当的混沌同步控制器, 使驱动鄄响应系统在全局范围内达到同步效果, 并对驱动鄄响应系统的同步误差进
行了仿真实验。 实验结果表明, 系统的同步误差渐进趋近于 0, 说明可通过控制系统使痉挛状态下的血管与正
常状态的血管达到运动同步, 从而证明了该控制方法的有效性, 为血管痉挛等疾病的治疗提供了理论依据。

针对现有掌部封闭型病理纹识别算法提取的线特征较少、 识别率较低的问题, 提出一种基于非下采样剪
切波变换(NSST: Nonsubsample Shearlet Transform)域光谱融合的手掌异常纹识别算法。 首先, 选取融合效果最
佳的多光谱掌纹波段组合, 并在 NSST 域内进行多尺度、 多方向的分解; 其次, 根据分解各层子带图像的特点
设计融合规则进行相应系数矩阵的融合, 再通过 NSST 逆变换和形态学处理提取精细纹路特征; 然后, 利用像
素点的度特点寻找符合要求的闭合纹线回路; 最后, 采用一种基于矩形度和偏心率等形状描述符的方法识别封
闭型异常纹。 实验结果表明, 该识别方法能提取丰富的掌纹线特征, 同时, 还可准确识别 6 种不同类型的封闭
型病理纹, 识别率可达 90%以上。

提高医疗辅助手术中增强现实系统的虚实配准效率, 设计了一种基于海明编码的正六面体三维标识
物, 对标识物进行检测和识别。 针对三维标识物的特点, 采用 POSIT(Pose from Orthography and Scaling with
Iterations)算法求得摄像机的位姿, 并对标识物的尺度进行实验研究, 从而得到优化尺度; 利用获得的转移矩阵
将 CT(Computed Tomography)重建并渲染后的虚拟颅骨模型实时显示在真实场景中, 最后调整标识物将虚拟模
型与真实颅骨模型虚实配准显示。 经多组实验验证, 设计的三维标识物可在多数情况下识别一个以上标志面,
优化后的标识物识别效果良好, 可成功地应用在虚实配准实验中, 从而证明了这种标识的有效性。

为有效预防机翼关键部件损伤对飞行安全的影响, 分析了高超声速飞行器机翼关键部件的损伤演化及飞
行器飞行动态对损伤的影响。 通过建立高超声速飞行器机翼材料的损伤动力学模型以及对机翼翼梁根部载荷
应力分析, 依次分析了飞行器飞行高度、 速度、 迎角以及副翼偏转角等变量对机翼关键部件损伤特性的影响,
以确定影响损伤的关键变量。 分析仿真结果表明, 相对于其他变量, 飞行器迎角对机翼关键部件损伤的影响最
大。 从保证飞行器安全和延长寿命的角度分析, 应尽量限制飞行器的迎角。 从而为减损控制系统设计奠定基
础, 并为提高飞行器结构的可靠性和延长飞行器寿命提供参考。

针对现有风冷系统和串联回路水冷系统在降低电池组最高温度和减小单体电池间最大温差不足的问题,
提出了一种并联回路形式的水冷系统。 在分析锂离子电池生热机理的基础上, 建立电池的温度模型, 并在
AMESim(Advanced Modeling Environment for Performing Simulation)软件中搭建并联回路的电池组水冷系统, 同时
通过仿真实验与串联回路水冷系统进行散热性能对比。 其结果表明, 联回路形式的水冷系统散热效果更好, 在
维持电池组最高温度的基础上, 有效减小了单体电池间的温差, 并为进一步研究并联回路水冷系统的控制算法
打下基础。

针对物联网普适定位系统中链路选择需满足多限制条件的要求, 提出了一种基于多约束条件反馈的 QoS
(Quality of Service)链路选择算法。 利用无线通信广播特性, 将多约束服务质量路由问题转化成满足链路长度、
带宽、 时延、 时延抖动、 丢包率和费用等约束条件的最小代价问题。 建立了物联网多跳自主链路模型并定义了
目标能量函数, 利用 Hopfield 神经网络模型的并行思想将多项约束条件转换为多项式求极值问题。 该算法在不
改变系统链路选择策略的前提下, 避免了选择大量参数的问题, 实现了链路自动选择, 满足了通信实时快速的
要求。

 为解决传统算法对文本区域检测查准率较低的问题, 从自然场景文本特性出发, 提出了一种基于视觉显
著性与边缘密集度的鲁棒性文本定位方法。 首先利用谱残差理论提取图像的显著性区域, 然后在提取的显著
性区域中寻找边缘密集度大的区域, 以此构建候选连通域, 利用少量的先验信息滤除其中的非文本区域。 在标
准数据集上的实验结果表明, 与单纯利用边缘特征进行文本区域检测的方法相比, 该方法可获得 70% 的综合
检测率。

 为提高抽油机故障诊断效率, 提出了在布谷鸟搜索算法(CS: Cuckoo Search)中加入自适应步长, 并
用函数进行测试, 结果验证了改进算法的有效性。 用改进的 CS 算法优化 BP(Back Propagation)神经网络
的权值和阈值, 并与传统 BP 算法进行比较, 证明了改进的 CS 算法克服了传统算法训练速度慢、 易陷局
部极值的缺点。 将优化的神经网络应用于抽油机故障诊断中的实验表明, 该算法具有较快的收敛速度和
较好的稳定性, 同时也提高了抽油机故障诊断的精确性。

 针对传统编程编写的代码可扩展性差的问题, 引进一种声明式编程方法, 利用行为语言 C+进行问题表
征与求解。 以经典的倒水问题为例, 利用 C+语言进行主体规则以及目标查询表征, 通过调用求解器 cplus2asp
实现对倒水动作规划。 实验证明, 用 C+语言进行编程, 语法简单且求解过程具有自主推理能力, 并且可任意
增添或删减语句而不影响其他语句执行, 具有很高的扩展性。

针对传统支持向量回归机在机制上难以直接对时变信号进行处理的问题, 提出了一种用于时间序列预测
的过程支持向量回归模型, 采用涡流搜索算法优化选择模型参数, 采用 UCI(University of California Irvine)数据
库的空气质量数据集和比利时 SIDC(Solar Influences Data Analysis Center)的太阳黑子数据进行仿真实验。 实验
结果表明, 该模型预测结果均优于粒子群过程支持向量回归机和支持向量回归机的预测结果, 具有较好的预测
能力。

为更加准确、 快速地检测与跟踪到运动目标, 将背景差分法和帧间差分法相融合对 CAMSHIFT
(Continuously Adaptive Mean-SHIFT)算法进行改进。 首先, 通过背景差分法和帧间差分法相融合确定目标所在
区域, 然后结合 CAMSHIFT 迭代算法实现目标跟踪。 实验结果表明, 该方法改变了传统 CAMSHIFT 算法需手
动选定目标和跟踪窗容易发散的局限性, 并提高了跟踪的准确性与稳定性。

为详细表达图像高频细节信息, 提高重建图像质量, 提出了一种基于多字典 L1 /2 正则化的超分辨
率重建算法。 该算法在稀疏重建字典对训练阶段, 为有效提取低分辨率图像边缘、 纹理等特征细节信息,
采用改进的一阶二阶导数方法对低分辨率图像进行特征提取; 而在图像重建阶段, 为解决基于 L1 正则模
型得到的解时常不够稀疏, 重建图像质量有待进一步提高的问题, 采用 L1 /2 范数代替 L1 范数构建超分
辨率重建模型。 实验表明, 与现有算法相比较, 该算法可更好地表达图像细节部分信息, 并能提高图像
的重建质量。