快速算法

摘要： 针对H.266/多功能视频编码(Versatile Video Coding,VVC)帧间仿射运动估计复杂度高的问题,提出了一种基于已重建先验信息的快速仿射运动估计算法。该算法利用帧间跳过(Skip)模式和仿射运动估计(Affine)模式之间的互斥性,根据上层级编码块(Coding Unit,CU)、本层级子CU和相邻CU的重建信息跳过冗余的仿射运动估计过程,以降低仿射运动估计的复杂度。实验结果表明,在不明显影响视频码率和质量的情况下,该算法的编码时间相较于VVC标准整体下降了10.17%,仿射运动估计时间下降了44.2%,有效地降低了仿射运动估计的复杂度。

摘要： 在有限区间内计算给定信号的希尔伯特变换是信号处理中的重要问题。三阶希尔伯特样条变换方法(Hilbert spline transform,HST)具有高阶计算精度和O(nlog n)计算速度的优点,但这种方法存在一个缺点,即B-样条节点必须不同于采样点,以避免计算中出现奇异值。为解决这一问题,本文采用四阶样条来进行希尔伯特样条变换;利用四阶样条对几个例子进行快速计算,说明给出方法的有效性。数值结果表明:本文所提方法在计算速度和精度方面都具有很好的性能。

摘要： 初识科研2020年1月,我顺利地通过了英才计划的选拔,跟随南京大学计算机学院博士生导师钱柱中教授开展科研学习和探索。1年的探究性学习,让我对研究的一般方法论和开展程序有了基本了解,也掌握了一些计算机语言技能和算法知识。2021年继续参加英才计划培养,除了能熟练使用Java、Python等语言及一些实验和数据分析软件外,还在某些快速算法的实践中,总结了这些算法的优势与适用特点。高中2年多的学习,让我能结合地理、物理、心理、环境科学等学科领域探究一些跨学科课题,并在计算机应用方向开展研究与实践。

摘要： 传统的blast+软件包中的blastp搜索,在大数据时代下,序列搜索速度已经慢得难以接受.同源搜索软件的开发在过去十几年取得了巨大进展,但缺乏综合的评估.本研究对7个快速同源搜索软件与blastp进行了综合比较,结果发现,diamond的fast模式总体上来说相比其他软件更快,并且有着最低的错误发现率,是追求快速搜索的最佳选择;在内存消耗上,MMseqs2的算法在内存消耗上非常低,而ghostx则最高;在鉴定的hits数量方面,除了blasp以外,MMseqs2的s7.5模式在中等基因组相似度GSS下得到的结果最多,但s5模式应是更好的选择.随着GSS的降低,ghostx得到的结果最多,而随着GSS的升高,ublast得到的结果最多;在鉴定的Reciprocal Best Hits(RBH)数量上,ghostx在远缘搜索上具有优势,这一优势同样也具有共线性证据支持.在同源搜索方面,除ghostx有43.4%的额外结果外,几乎所有软件的搜索结果之间都有着很大的重叠,并且ghostx还有着非常低的错误发现率,而MMseqs2的s3模式却有着最高的错误发现率.总之,MMseqs2、diamond和ghostx是综合来说最好的三款替代blastp搜索的软件,diamond非常适合进行直系同源推断,并且可以用“fast”模式准确地快速搜索,而“very”是权衡下来最佳的搜索模式,但如果是进行远缘物种的搜索,ghostx则更有优势,而对于中等GSS下同源蛋白的鉴定,MMseqs2的s5可能是更好的选择.

摘要： 针对传统SVPWM过调制算法在嵌入式MCU中实现较为复杂、计算量大等问题,提出了一种基于120°非正交坐标系的SVPWM过调制算法。120°坐标系的引入简化了扇区判断,有效减少了浮点数乘除运算。在此基础上,结合最小幅值误差原理,利用三相电压的作用时间调整过调制区域内参考电压矢量的幅值和相角,避免了复杂的保持角和控制角的计算。最后,统一了线性调制区和过调制区的求解流程。仿真和实验验证了该算法的有效性和优越性。

摘要： 随着立体及3D视频需求的日益增多,针对3D视频编码方法的研究受到越来越多的关注。3D-HEVC编码标准对采用纹理和深度图格式融合的3D视频进行编码,由于加入了深度图编码,因此新增了深度图编码模式、组件间预测和分段直流编码等技术,使其编码复杂度急剧升高。为了减少3D-HEVC的编码时间,本文提出了针对纹理图和深度图的编码单元(Coding Unit,CU)尺寸提前决策快速算法。利用梯度矩阵和作为当前CU和子CU复杂度的判断依据,将CU分为三类:不划分CU(Non-Split Coding Unit,NSCU)、直接划分CU(Split Coding Unit,SCU)以及普通CU。对NSCU,跳过小尺寸的帧内预测过程;对SCU,直接跳过当前CU的帧内预测过程;对普通CU,执行原平台操作。实验结果表明,与原始平台相比,本文算法在合成视点质量基本不变的情况下,平均减少40.92%的编码时间;与最新的联合纹理-深度图优化的3D-HEVC快速算法相比,可以在质量相当的情况下减少更多的编码时间。

摘要： 开展装备系统可靠性评估工作,对于发挥装备固有性能、提升装备使用效能、降低装备管控风险,具有重要工程应用价值。针对大型装备复杂系统,通过构建面向不同耦合结构的极限序列核和极限可靠度逼近函数,探索了一类计算资源要求低,计算便捷,且逼近精度满足工程需要的多状态可靠性建模、分析与快速评估方法。案例研究表明:算法突破了装备复杂系统大维度可靠性解算技术瓶颈,提升了可靠性评估效率,且评估与风险预报效果好;算法丰富了装备复杂系统多状态可靠性建模、分析与评估体系,可为可靠性工程的设计、使用与管理人员,提供前沿理论储备和工程技术借鉴。

摘要： 针对传统多电平空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)计算量大的问题,提出一种适用于中点钳位(NPC)H桥五电平逆变器的快速SVPWM算法。首先分析了传统五电平SVPWM算法复杂度高的本质原因。在分析五电平空间矢量图的基础上,提出了一种新型扇区分割方案,将五电平空间矢量图等效为4个两电平空间矢量图的组合。相较于传统五电平SVPWM算法,新算法应用两电平SVPWM的方法完成运算,从而大幅降低了在参考矢量位置判断和基本矢量作用时间计算部分的计算量。最后搭建了三相NPC/H桥型五电平逆变器原理样机,实验结果表明,新算法的程序运行时间仅为传统算法的55.27%,且输出电压效果保持了与传统算法相同的优越性。

摘要： 针对高分辨率轴表面缺陷检测图像在自动化流水线上的应用存在检测速度慢的问题,对基于机器视觉的高分辨率轴表面缺陷检测图像预处理进行了研究.通过与传统均值滤波对比的理论方法,提出了一种Atrous滤波算法,并与各种加速算法结合来缩短图像预处理的时间,从而加快轴检测的速度.实验结果表明:算法的改进可以明显加快检测速度,整体速度可以提高10倍,其方法在在线检测领域降低生产成本的应用有着重要的工程意义.

摘要： 本文探讨了由二维的Poisson方程离散后得到的线性系统的快速求解方法.根据方程中Laplace矩阵结构特点,并基于离散的正弦变换(DST),构造了一种无矩阵的快速算法对线性系统进行求解.数值实验表明,笔者提出的DST快速算法的比经典的Gauss消元方法,在计算时间和内存使用上具有显著的优势.

摘要： 本文基于多层亮温追踪法(Multi-layer Brightness Temperature Tracing Method,MBTTM),改进了子层射线的发射方式,提出了一种适合MBTTM的快速算法.该算法采用了均匀发射的方式,从而可以实现同等射线根数下,更高的成像精度.最后通过对同一场景使用两种方法进行模拟成像,验证了新方法的快速性和有效性.

摘要： 作者基于37年边界元法研究的亲身经历,体验到边界元法研究的最大误区是将自身的精度验证依赖于和简单问题解析解或相应问题边界元解的比较,从而导致在工程应用中越来越被边缘化.为了摆脱这种依赖,作者从误差分析出发,提出了一种新的高精度边界元法,并正在引入快速算法发展新的高性能边界元法.作者还体验到,在数值方法研究中存在一个普遍的误区,就是只通过少数简单的考题来验证方法的有效性、精度与效率,并对不同方法进行比较.梁板壳的有限元分析通过了许多标准考题的验证,但是当最大应力出现在梁的端部或板壳边界的情况下,所得的局部应力就是很不准确的.因此作者将真实梁板壳的局部应力分析作为高精度与高性能边界元法的突破点来加以研究.本世纪以来快速算法的引入,使边界元法研究者看到了边界元法用于复杂工程问题的广阔前景,但是很少注意到快速算法附加误差对结果可靠性和精度的重要影响,这是研究中的又一个重要误区.只有克服了这个误区,才能使边界元法真正成为有限元法不可或缺的重要补充.

摘要： 针对多个海洋环境参数不确定时的声场计算量大的难题,基于Kriging模型提出了一种不确定声场快速计算方法,推导了算法理论,验证了算法性能,，仿真结果表明该方法的计算精度和效率较传统方法都非常高，是一种比较有前景的不确定声场快速计算方法。

摘要： 本文提出了一种计算电磁脉冲加热Debye媒质的快速算法.从麦克斯韦方程组和Debye方程出发,重新定义了Debye媒质中的瞬态耗散功率.该定义能有效避免传统定义中瞬态耗散功率为负的情况.通过时间尺度变换,把电磁场的计算和热场的计算统一到同一时间尺度下,这样就可以节省大量的计算时间.另外,研究了长时间脉冲加热的效率和均匀性.结果表明,在同样的重复频率下,脉冲加热的效率与均匀性均低于连续微波.

摘要： LBP算法检测的准确率较高,但需要的测试时间较长,无法满足实时监测的要求.提出了一种改进型的快速LBP算法,利用中心像素点与周围邻域点像素值变化的二值化形成统计直方图,用直方图的分布系数描述图像的轮廓,并使用线性分类器分类.通过采用快速算法,不需要产生明确的特征向量和使特征向量归一化,减少了计算量.实验证明在不影响检测的准确性的前提下,本方法大大提高了检测效率,达到了25fps的检测速度,可以用于实时人形检测.

摘要： 针对电能质量分析中S变换计算量大,且支持向量机分类识别需要设定特征参数的特点,本文将一种新的S变换的快速算法(FST)与主成分分析(PCA)相结合应用电能质量分类识别.首先对几种电压扰动从FST域模系数用PCA降维处理提取主要特征成分并得出投影矩阵,然后把待识别电压信号投影后根据最近邻分类器进行分类识别.仿真结果说明,电压扰动FST域模系数的特征成分主要在低频段,因此识别结果准确率高,计算时间短,并且算法本身有一定的抗噪声能力,该算法是一个较好的实时处理电能质量扰动算法.

摘要： 本文利用有限元静力求解中稀疏矩阵三角分解的填充元优化图分裂算法，提出了一种结构修改的快速算法。当结构进行局部修改时，只需重新计算某特定分裂路径上的三角分解矩阵，即从修改节点沿着分裂树回溯至根节点，而其他部分的分解结果不变，因此可以极大地提高计算效率。该方法可以运用到结构优化与房屋、桥梁施工模拟等计算。

摘要： 基于稀疏表示的人脸识别算法(SRC)识别率相当高,但是当使用l1范数求最优的稀疏表示的时候,大大的增加了算法的计算复杂度,矩阵随着维度的增加,计算时间呈几何级别上升,本文利用拉格朗日算法求解矩阵的逆的推导思路提出了一种简化的伪逆求解方法来代替l1范数的计算,可将运算量较高的矩阵求逆运算转变为轻量级向量矩阵运算,在AR人脸库的实验证明维度高的时候识别率高达97％,但是计算复杂度和开销相比SRC算法大幅度降低95％.

摘要： 基于稀疏表示的人脸识别算法(SRC)识别率相当高,但是当使用l1范数求最优的稀疏表示的时候,大大的增加了算法的计算复杂度,矩阵随着维度的增加,计算时间呈几何级别上升,本文利用拉格朗日算法求解矩阵的逆的推导思路提出了一种简化的伪逆求解方法来代替l1范数的计算,可将运算量较高的矩阵求逆运算转变为轻量级向量矩阵运算,在AR人脸库的实验证明维度高的时候识别率高达97％,但是计算复杂度和开销相比SRC算法大幅度降低95％.

摘要： 基于稀疏表示的人脸识别算法(SRC)识别率相当高,但是当使用l1范数求最优的稀疏表示的时候,大大的增加了算法的计算复杂度,矩阵随着维度的增加,计算时间呈几何级别上升,本文利用拉格朗日算法求解矩阵的逆的推导思路提出了一种简化的伪逆求解方法来代替l1范数的计算,可将运算量较高的矩阵求逆运算转变为轻量级向量矩阵运算,在AR人脸库的实验证明维度高的时候识别率高达97％,但是计算复杂度和开销相比SRC算法大幅度降低95％.

摘要： 针对在VVC加入AME使得计算复杂度急剧提升的问题，本发明主要从三个角度对VVC中的AME进行加速。首先，考虑到AME的迭代次数过多，提出了一种自适应迭代次数公式，该公式可以很大程度地削减迭代次数；其次，对AME里的三种MV精度进行删减优化，主要是对一些高精度MV的AME进行跳过；最后，在与其他模式进行比较时，率失真代价的计算过于繁琐，采用较粗略的绝对变换误差和代价来进行决策。

摘要： 本发明属于视频编码领域，公开了一种基于H.266/VVC的分步全零块判决快速算法，包括如下步骤：首先，通过公式推导，得到一个真全零块（G‑AZB）预判决公式，所谓G‑AZB，即经过硬决策量化（HDQ）后为全零的变换块（TU）；然后，对于那些经过HDQ后的非全零块，即伪全零块（P‑AZB），利用基于统计和经验得出的自适应阈值公式实现预判决；最后，对于剩余的一些“狡猾”的P‑AZB，利用机器学习，找寻了8个影响TU变成全零或者非全零块的影响因子，通过离线训练，实现预判决。本发明在保证性能基本不变的前提下，减少了计算复杂度；本发明在新一代视频编码标准VVC上进行，创新度较高。

摘要： 本发明涉及一种基于Gabor特征和灰度共生矩阵的视频帧内编码快速算法，属于视频编码领域。本方法利用灰度共生矩阵非零值个数与编码树单元(Coding Tree Unit,CTU)分割深度的关系，设定阈值预判编码模块的分割深度，得到不同阈值对应的深度区间；然后对深度范围内的编码单元(Coding Unit,CU)利用Gabor特征进行分类，并进行平坦块和复杂块的划分，最后根据不同的CU类型选择不同编码方案。本发明一种基于Gabor特征和灰度共生矩阵的屏幕内容视频帧内编码快速算法能够减少编码器计算开销，在保持视频质量基本不变的情况下，减少编码时间。

摘要： 本发明涉及一种计算船舶螺旋桨流场网格运动的快速算法，1、假定螺旋桨流体域充满一种虚拟弹性体，以螺旋桨振动方程和虚拟弹性体的静力平衡方程为基础，结合螺旋桨结构与流场网格节点位移插值公式，推导螺旋桨‑虚拟弹性体系统的振动方程；2、计算该系统前若干阶固有频率及振型；3、在流固耦合计算时，只求解正则坐标下的前若干个动力学方程，然后通过相应振型的叠加实现螺旋桨和流场网格节点位移的快速计算。本发明的快速算法的计算规模只有原弹性体动网格方法的1/10000，显著提高了流场动网格的计算效率，该算法可以通过商业计算流体动力学软件的二次开发程序加载到商业流场计算程序中，实现螺旋桨的流固耦合计算，具有很好的通用性。

摘要： 本发明公开了一种基于RC预测的HEVC帧内预测快速算法，属于信源编码通信领域，本发明通过比较邻近CU块及前一帧对应位置CU块的分割深度与当前CU块分割深度的关系来确定当前CU块的分割深度，再利用码率控制RC计算得到最佳帧内预测方向进行当前CU块的帧内编码，本发明保证编码压缩效率和保证图像质量的前提下，极大的降低编码的复杂度和运算量，极大减少编码时间。

摘要： 本发明涉及一种飞机编队雷达散射截面的快速算法，首先利用电磁波时域仿真方法计算得到飞机散射远场复振幅分布，其次通过局部坐标系变换来改变飞机的姿态，重新计算得到新的飞机散射远场复振幅分布，然后利用不同位置飞机之间的相对角度和距离可计算任意两架飞机之间的耦合散射，最后将单个飞机散射和飞机编队之间耦合散射的远场复振幅相干相加或相干相消，由此计算出整个编队的散射截面。本发明实现了快速计算飞机编队的雷达散射截面，无需在计算机仿真中构建完整的飞机编队体系，可大大缩减仿真资源和计算时间。

摘要： 本发明公布了一种基于一维快速哈特莱变换和匹配追踪的图像稀疏分解快速算法，它首先构造了核心原子库，并将原始二维图像转换成一维实信号，稀疏分解原子库中的原子转换成一维原子，然后利用一维快速哈特莱变换实现图像或图像的残差与原子的互相关运算，寻找最佳原子，最终实现图像的分解。其优点是对图像的稀疏分解速度快，且重构图像视觉效果好。

摘要： 本发明属于视频压缩编解码技术领域，具体为一种适用于VVC标准的帧内预测的模式选择的快速算法。本发明从梯度直方图与帧内模式的映射和空间相关性两个方面来减少VVC标准的编码复杂度从而加快帧内预测速度；首先，通过引入梯度直方图HOG建立帧内65个角度模式和HOG的32个区间的映射关系，对于HOG区间的选择从而对模式进行选择，利用纹理信息与角度模式的关系减少SATD和RDO等耗时操作的可能性；另外，利用空间信息的相关性减低编码的冗余度，参考左面和上面CU的模式作为当前CU的模式的选择参考。通过这两个方面大大加速帧内预测的模式选择过程。

摘要： 一种基于深度学习的方舱红外特性仿真快速算法，包括以下步骤：建立方舱温度分布计算模型；读入模型温度场分布，计算模型表面自身红外辐射强度；读入方舱表面接收的太阳辐射强度、地面背景辐射和天空背景辐射，计算模型表面的反射辐射；得到方舱表面的总辐射量与环境参数的关联数据库；将环境参数作为输入，方舱辐射分布场作为输出训练卷积神经网络模型，得到基于深度学习的方舱红外特性仿真快速算法。本发明通过深度学习训练出模型，得到了无数个案例库，输入不同的参数，即可调出数据库结果，同时输入新的参数后，神经网络又可以训练出新的结果，以此循环往复，使其具有快速计算的能力、受参数影响较小的能力，以及得到更精确的计算结果。

摘要： 本发明公开了一种电动机晃电无扰动控制装置消频快速算法，a、利用系统电压和交流接触器控制线圈状态快速判断晃电过程；b、系统电压通过RJ1、RJ2电阻变换为额定2mA弱电流信号；c、交流接触器吸合状态通过采集交流接触器线圈电压的有无得到；d、低压供电回路由于容量较小，发生负荷波动特别是处于晃电状态时，电压和频率会大范围波动，在电动机控制接触器线圈释放之前完成控制回路切换。有效保障电压晃电或短时波动时低压电动机无扰动工作控制，大大提高工业企业生产过程的连续性和稳定性。