双通道图像信息处理系统的设计与实现
这是一篇关于图像处理系统,双通道,DSP,FPGA,VPX的论文, 主要内容为随着图像处理技术在军事和民用等领域的广泛应用,对图像信息处理系统的需求不断增加,对系统的各方面性能也提出了更多的要求。传统的单通道图像处理系统存在着视野范围有限的问题,无法实现大场景的监控,在低光照、复杂环境、目标遮挡等情况下,单视频源也暴露出无法提供更多有效特征信息的问题。针对这些问题本文对采用双通道的图像处理系统进行了研究,完成了双通道图像信息处理系统的设计与实现,本文主要研究工作如下完成了双通道图像信息处理系统的原理图设计及PCB设计。系统在硬件设计时充分考虑可能的图像视频编解码及视频处理算法的要求,提出了主要技术指标;系统采用VPX总线结构,具有高速数据传输能力;采用双通道设计,兼容可见光与红外视频源,解决了验证平台视频源单一的问题;为满足图像处理的实时性要求,系统处理架构采用FPGA+DSP的处理架构,利用两片双口RAM构建视频传输通路,避免了数据传输中的读写冲突问题,提高了数据传输效率;并根据方案设计及指标要求完成了器件选型和电路设计。完成了系统的软件设计及实现。根据视频数据的格式信息及传输要求,完成了视频数据的处理流程的设计,根据系统功能将软件系统划分为I2C、视频采集、视频传输、视频显示、算法处理以及云台控制6个模块;完成了软件设计及程序编写,实现了视频数据的实时显示处理;针对双通道中目标的连续跟踪问题进行了研究,通过提取Harris角点信息建立视野分割线的方法,实现了双通道中目标交接连续跟踪。完成了双通道图像信息处理系统的硬件平台搭建。完成了双通道图像信息处理系统的硬件电路测试及软件功能验证;完成了目标跟踪算法及目标连续跟踪算法的硬件实现,通过云台控制摄像头转动实现了对沙盘上运动目标的实时跟踪。
6A双通道降压型电源芯片系统架构研发
这是一篇关于电源芯片,降压,双通道,峰值电流,电流平衡的论文, 主要内容为随着科技的飞速发展,电源管理芯片在计算机、服务器、通讯、汽车电子和航空航天等领域受到广泛的应用。为了应对高功率密度,大电流重负载的发展趋势,本文基于非隔离DC-DC(直流转化直流)降压变换器原理,设计了一款峰值电流模控制的6A双通道降压型电源芯片。本文设计的是高度集成的非分离双通道降压DC-DC转换器,具有完全集成的保护功能的电源芯片,包括前偏置启动,软启动保护,负电流过流保护,过电流保护,欠电压保护和过度温度保护等。本芯片使用峰值电流控制方法,具有响应速度快,易于补偿,便于多相并联等优点。设计了斜坡补偿电路解决峰值电流模控制的电源变换器中存在的高占空比下出现的次谐波振荡问题,保证芯片在各个占空比下都可以稳定的工作;芯片可以通过MODE引脚选择不同的工作频率,输出电压范围在0.5V-5.5V;该芯片可以配置成两个6A电流输出或组合配置成输出12A电流的芯片去驱动大负载。此外,可以将这两颗芯片并联起来,配置一个4相交织的DC-DC转换器来输出最高24A的电流,并联使用时候通过主从电流平衡方法平衡各个通道的电感电流。芯片使用TSMC 180nm BCD工艺,基于Cadence平台,使用Virtuoso仿真工具进行仿真分析。仿真结果表明芯片快速动之后可以稳定的工作;负载阶跃响应性能较好,过冲电压小,恢复时间快;双通道可以独立输出6A电流,也可以双通道并联输出12A电流,可以满足一定大电流要求;双通道并联工作时加入了电流平衡模块,电流平衡效果明显。
基于动态时间规整与卷积神经网络的BCG信号心率提取方法研究
这是一篇关于心冲击图信号,双通道,模板匹配,深度学习的论文, 主要内容为心率是人体最重要的生理参数之一,对个体的健康状态临床评估和疾病风险管控具有重要意义。心冲击信号(Ballistocardiogram,BCG)的心率监测技术相比于传统侵入式方法(如侵入式血压)和其他非侵入式方法(如心电图、光体积变化描记图),具有易操作、易携带等优点。近年来卷积神经网络在医学影像的应用中凸显出巨大潜力,神经网络可以学习相关特征,在更复杂的端到端学习任务中重用相同的架构,这也为信号处理带来了新的机遇。使用压电薄膜和光纤传感器的心冲击信号采集系统采集双通道数据,数据之间实现配对验证,提高信号质量。在双通道高质量数据集上,使用小波变换去除身体微动以及环境对心冲击信号造成的噪声。在动态时间规整(Dynamic Time Warping,DTW)的模板匹配算法中,初始化的模板经过归一化和平均保持了心跳的形状并克服了BCG波形振幅的可变性,而DTW在时间上对齐序列克服了心跳间隔之间比较的时间可变性问题。接下来,进行标注,初步提取出心跳波形的波峰位置。再将动态时间规整的结果输入端到端的U-Net神经网络,自动关注有显著心跳特征的区域并捕捉输入的局部相关特征。但DTW依赖于专家经验,人工定义模板的方式有所局限。改良U-Net神经网络,使原始输入信号经DTW处理后作为一维U-Net网络的输入,一维U-Net网络的输出继续输入DTW作为模板进一步迭代,形成循环反馈机制,直到模型收敛。对于每条记录,最终输出属于波峰段的样本概率。心跳检测算法最终根据距离标准检测来自这些片段的心跳。在自主采集整理的BCG数据集和堪萨斯州立大学的BCG数据集上进行了实验,本方法的准确率和召回率均在95%以上。但所提出的方法仍存在一定局限性,如U-Net只融合了深层语义信息和高精度特征所含信息,无法对距离较远的特征的上下文关系进行建模,因此会丢失部分全局信息。后续将通过引入Transformer等机制提取全局信息,期望能取得更好的效果并在实际问题上得到应用。
铝二次电池MXenes复合硒正极材料的制备改性及电化学性能研究
这是一篇关于铝二次电池,MXenes,硒化物,双通道的论文, 主要内容为随着化石能源的日益枯竭,对各类清洁能源的开发利用逐渐提上日程。作为配套储能设备,与锂离子电池相比,铝二次电池(RABs)由于是潜在的更安全、更便宜和更高容量的电池,受到了越来越多的关注和研究。RABs正极材料作为决定其比容量的关键材料,成为研究的焦点。由于高比容量的正极如低维材料,硫族元素分别通过嵌入反应和转换反应进行储能,面临的主要问题不同,因而分别进行讨论。低维材料及表面官能团与高价离子如Al3+的强相互作用导致嵌入反应不可逆。而硫族元素因活性高充电过程中在外电场下易穿过隔膜,形成微短路(穿梭效应)导致容量衰减严重。如何解决长循环性能差、高倍率下容量低、可逆性不好等问题已成为实现其工业生产的关键。这可能需要通过探索合成插层型MXene复合阴极材料的方法来开发阴极。本文基于无水氯化铝/1-乙基-3-甲基咪唑氯化物有机电解质系统,对RABs硒化正极材料(MXenes,氧化石墨烯,硒和它相关的纳米复合材料)的电化学性能和制备改性方法进行分类研究分析,并进行了总结报道,包括:(1)通过氟化锂和浓盐酸溶液的蚀刻,成功合成了碳化钒(V2C)。与硒煅烧后形成复合二维层状结构(V2C@Se)。通过X射线光电子能谱和电化学分析,可以研究V2C@Se在充放电过程中的可逆氧化还原反应主要包括V2+/V3+、V4+/V5+和Se2-/Se2+。通过对密度泛函理论(DFT)计算结果的分析,可以发现经过硒化处理后,V2C表面比硒化前更利于[Al Cl4]-的吸附和扩散(考虑-OH等官能团的影响)。该方法不仅去除了V2C层表面的-OH等官能团,改善了[Al Cl4]-的可逆插层,而且通过Se和V2C层的结合实现了更高的能量密度。通过与硒复合,阴极材料可以在1 A g-1下提供402.5 mAh g-1的可逆初始放电比容量,甚至在1000次循环后仍能保持119.8 m Ah g-1。(2)通过制备硒纳米球@Ti3C2(MXene)@氧化石墨烯(SSM@GO)复合结构,在1 A g-1时,实现初始放电比容量为570.34 m Ah g-1,即使在近4000次循环后,仍保留253 m Ah g-1的放电比容量。Ti3C2层和氧化石墨烯层被成功地包覆在硒纳米球(SS)的表面,这对获得更高的循环以及倍率性能作用显著。首先,通过多重保护,防止硒溶解到电解质中,显著提高了循环性能。其次,3D氧化石墨烯层可以防止Ti3C2层在合成过程中被氧化。值得注意的是,双通道硒纳米球@Ti3C2(SSM)结构可以提供硒在球内部的氧化还原反应,同时使[Al Cl4]-可逆地嵌入球的外表面,从而形成内外双通道储能,提高材料比容量。
双通道图像信息处理系统的设计与实现
这是一篇关于图像处理系统,双通道,DSP,FPGA,VPX的论文, 主要内容为随着图像处理技术在军事和民用等领域的广泛应用,对图像信息处理系统的需求不断增加,对系统的各方面性能也提出了更多的要求。传统的单通道图像处理系统存在着视野范围有限的问题,无法实现大场景的监控,在低光照、复杂环境、目标遮挡等情况下,单视频源也暴露出无法提供更多有效特征信息的问题。针对这些问题本文对采用双通道的图像处理系统进行了研究,完成了双通道图像信息处理系统的设计与实现,本文主要研究工作如下完成了双通道图像信息处理系统的原理图设计及PCB设计。系统在硬件设计时充分考虑可能的图像视频编解码及视频处理算法的要求,提出了主要技术指标;系统采用VPX总线结构,具有高速数据传输能力;采用双通道设计,兼容可见光与红外视频源,解决了验证平台视频源单一的问题;为满足图像处理的实时性要求,系统处理架构采用FPGA+DSP的处理架构,利用两片双口RAM构建视频传输通路,避免了数据传输中的读写冲突问题,提高了数据传输效率;并根据方案设计及指标要求完成了器件选型和电路设计。完成了系统的软件设计及实现。根据视频数据的格式信息及传输要求,完成了视频数据的处理流程的设计,根据系统功能将软件系统划分为I2C、视频采集、视频传输、视频显示、算法处理以及云台控制6个模块;完成了软件设计及程序编写,实现了视频数据的实时显示处理;针对双通道中目标的连续跟踪问题进行了研究,通过提取Harris角点信息建立视野分割线的方法,实现了双通道中目标交接连续跟踪。完成了双通道图像信息处理系统的硬件平台搭建。完成了双通道图像信息处理系统的硬件电路测试及软件功能验证;完成了目标跟踪算法及目标连续跟踪算法的硬件实现,通过云台控制摄像头转动实现了对沙盘上运动目标的实时跟踪。
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