時間：2023-03-22 17:45:05
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總體結構
系統硬件分為：高清圖像采集板、NiosII核心板、單片機接口板三部分。軟件由NiosII和單片機軟件組成。考慮到程序的標準化、可移植性，NiosII程序和單片機程序都使用標準C編寫。
高清圖像采集
方案一用工業用高清鏡頭采集影像，再對模擬視頻解碼，得到高清視頻數據。解碼芯片可選AD的ADV7181C，10位集成多格式標清高清視頻解碼器，四個10位ADC采樣速率最高110MHz，支持720p/1080i高清分量，最高對1024x768、70Hz（XGA）RGB圖形進行數字化處理?？萍颊撐??；騎I TVP5150AM1，超低功耗優化架構，工作狀態下功耗僅為113mW，只需一個晶振就能支持所有標準，可通過I2C對亮度、對比度、飽和度、色調、銳度等控制，功能強大使用方便?；蝻w利浦SAA7114H，該芯片最多允許6個復合視頻輸入，顯示比例調整分辨率調整,解碼精度高支持視頻窗口縮放。科技論文。此方案成本高體積大。
方案二用高清圖像傳感器采集，直接輸出高清圖像數據。從芯片的性能指標、價格供貨、技術支持、開發難易程度等方面考慮，Omni公司的OV9712芯片較為合適。該傳感器為1/4”標清高清CMOS圖像傳感器，像素尺寸3.0um，內置OmniPixel3-HS技術，可提供WXGA（1280X800）分辨率、640x480、HD720p三種格式圖像，10bit彩色rawRGB并行圖像數據輸出，PLL鎖相環，高信噪比圖像質量，鏡頭校正，畫面缺陷補償。該方案成本百元左右，硬件簡單性能穩定，符合實際要求。
設計OV9712采集電路時，要使用獨立電源，電路板上盡量減小信號線長度及避免上下層平行布線，電源芯片放在板子外側。外圍器件盡量以OV9712要求參數一致，電路中模擬地與數字地分開走線最后匯集一點。OV9712有效圖像傳感區域不在芯片中間位置，而是偏右偏上，為了使目標圖像能處于畫面中心，繪制電路板時要注意調整芯片位置，具體尺寸參見OV9712器件手冊。
Nios核心板
FPGA芯片選型比較如下：
論文摘要:本文從現有存儲式電子壓力計的技術現狀出發，分析了在井下高溫、高壓、遠距離條件下，實現壓力、溫度數據實時可靠采集、傳輸、分析的壓力計——直讀式電子壓力計的數據傳輸方案和實施，并從技術需求分析、通訊方案選擇、單芯遠距離傳輸、曼徹斯特碼編解碼的軟硬件設計等方面，對直讀式電子壓力計數據傳輸方案進行了深入研究。試驗數據分析結果表明，本文研究結果解決了直讀式電子壓力計的關鍵技術，增強了電子壓力計在油田測井領域的市場競爭力。
一、引言
目前存儲式電子壓力計已廣泛應用于國內各大油田高溫井下壓力和溫度的測量。存儲式電子壓力計在工作過程中，儀器內的單片機系統和各種傳感器共同完成井下壓力和溫度的采集，并以數字量形式存儲于電可改寫型存儲器中，待測試過程完成后，再將壓力計返回地面，用專門配套研制的數據回放儀與壓力計連接，通過軟件和硬件接口通訊進行數據的接收、回放和處理，使用很不方便，影響生產。
因此，為克服存儲式電子壓力計的上述缺點，提高油田生產效率，提升電子壓力計在油田測井領域的市場競爭力，必須研制在井下高溫、高壓、遠距離條件下，實現壓力、溫度數據實時可靠采集、傳輸、分析的壓力計——直讀式電子壓力計。
二、直讀式電子壓力計技術需求分析
（一）功能及主要技術指標要求
直讀式電子壓力計實現井下壓力和溫度參數的測量，并將測量結果通過單芯鎧裝電纜實時傳送至地面解碼控制儀，主要技術指標要求如下所示。
a) 壓力測量范圍：（0～30、45、60、80）MPa；壓力測量誤差： 0.04%F.S；
b) 溫度測量范圍：（-20～+150）℃， 測量誤差：±1℃；
c) 傳輸距離不小于6000m；通訊誤碼率1.0×10-7。
（二）基本方案及工作原理
直讀式電子壓力計由井下電子壓力計和地面解碼控制儀兩部分組成，其中井下電子壓力計由壓力傳感器、溫度傳感器、信號放大電路、模數轉換電路、單片機系統、編碼電路、數字通訊接口電路和裝載于單片機系統中的相關工作軟件組成，解碼控制儀由解碼電路、通訊接口電路、通用計算機(油田配置)和相關工作軟件組成。
工作過程中，井下電子壓力計由地面解碼控制儀通過單芯鎧裝電纜提供能源，溫度和壓力傳感器分別將環境壓力和溫度轉換為電信號輸出，該電信號經放大和模數轉換后由單片機系統進行數據實時采集和處理，然后按一定周期經數字通訊口輸出。井下電子壓力計和井上解碼控制儀之間通過單芯鎧裝電纜連接，解碼控制儀中通訊接口電路接收井下電子壓力計輸出的壓力和溫度數據，并經解碼后輸入計算機中進行實時分析和處理。
三、數據傳輸方案選擇
設備之間數據通訊通常有并行通訊和串行通訊兩種方案，并行通訊的缺點是傳輸距離短，通訊信道所占點號多，而串行通訊與之相反。根據井下電子壓力計與井上解碼控制儀的數據傳輸特點，需選擇串行數據傳輸方式。
在曼徹斯特編碼中，用電壓跳變的相位不同來區分邏輯1和邏輯0，即用正的電壓跳變表示邏輯0，用負的電壓跳變表示邏輯1。
在油田測井中，井下電子壓力計在井下采集大量信息，并傳送給地面解碼控制儀；但井下電子壓力計到地面解碼控制儀這段信道的傳輸距離較長且環境惡劣，常用的NRZ碼不適合在這樣的信道里傳輸，而且NRZ碼含有豐富的直流分量，容易引起滾筒的磁化。曼徹斯特編碼方式使得信號以串行脈沖碼的調制方式在數據線上傳輸，和最常用的NRZ碼相比，消除了NRZ碼的直流成分，具有時鐘恢復和更好的抗干擾性能，這使它更適合于從井下到井上的信道傳輸，因而在井下電子壓力計和地面解碼控制儀之間選用曼徹斯特編碼使數據傳輸可靠性更高、傳輸距離更遠。
四、曼徹斯特碼編碼軟硬件設計
每一周期井下電子壓力計需將采集到的壓力和溫度兩個參數分別進行曼徹斯特編碼方式輸出，井下電子壓力計與地面解碼控制儀之間按如下通訊協議進行。
a) 壓力與溫度均以字為單位進行傳送，先發送壓力字，后發送溫度字，一個壓力字和一個溫度字的組合稱為一個消息；
b) 每一個字由20位組成，第1～3位為3個起始位，第4～19位為16個數據位，第20位為奇偶校驗位；
c) 壓力字3個起始位電平為先高后低，溫度字起始位為先低后高，高低電平均各占一位半，壓力字與溫度字校驗位均采用奇校驗；
d) 傳輸的波特率：5.7292 kbps（175μs/位），傳輸一個消息共耗時3.5ms。為保證數據傳輸可靠性，井下電子壓力計同一消息在一個采樣周期內重復發送兩次，地面解碼控制儀根據校驗位判斷每個字的正確性。
由單片機編程輸出兩路I/O控制信號，經過濾波電路、運放電路、整型電路后，產生曼徹斯特編碼雙相電平信號，并經單芯鎧裝電纜送至地面解碼控制儀。為滿足曼徹斯特編碼格式及井下電子壓力計與地面解碼控制儀之間的通訊協議，井下電子壓力計軟件采用如下的編程方式輸出波形。
a）壓力字同步頭為262.5μs高電平后跟隨262.5μs低電平，溫度字同步頭為262.5μs低電平后跟隨262.5μs高電平；
b）若數據位為邏輯0，則在87.5μs低電平后跟隨87.5μs高電平；
c）若數據位為邏輯1，則在87.5μs高電平后跟隨87.5μs低電平；
d）校驗位的波形產生方式與數據位相同。
五、曼徹斯特碼解碼軟硬件設計
地面解碼控制儀需將井下電子壓力計輸出的曼徹斯特碼進行解碼，并按通訊協議用軟件將接收到的曼徹斯特碼數據轉換為井下電子壓力計測得的壓力和溫度數據，即地面解碼控制儀中的解碼過程為井下電子壓力計編碼過程的逆過程。曼徹斯特碼解碼過程可分為如下三部分：
a) 同步字頭檢測，并辨別其為溫度數據還是壓力數據。
b) 對曼碼形式的數據進行解碼，從曼徹斯特碼波形中分離出同步時鐘，并將時鐘和數據進行處理使曼碼數據轉化為非歸零二進制數據。
c) 將串行數據轉化為并行數據，并進行奇偶校驗，以檢驗數據傳輸的正確性。
經過幾千米鎧裝電纜傳輸上來的數據，幅度衰減到毫伏級，因此井上需要精密的解碼電路，才能保證數據傳輸無誤碼率。井下傳輸上來的數據經過濾波電路、精密運算放大器、雙D觸發器輸出曼碼波形給單片機，經過單片機的程序轉化為井下的壓力與溫度數字量。
六、試驗結果
直讀式電子壓力計首臺產品完成廠內試驗后，到油田用8000m的鎧裝電纜連接井下電子壓力計和地面解碼控制儀，將電子壓力計下放到井下6500m的深度，在溫度高達150℃、壓力為30～60 MPa的油井中測試壓力和溫度。在三次連續5個小時的測試過程中，數據傳輸準確可靠，沒有出現丟點現象，誤碼率為零。
七、結束語
試驗數據統計分析結果表明，本文研究結果解決了直讀式電子壓力計通訊方案、通訊協議、單芯遠距離傳輸、曼徹斯特碼編解碼軟硬件設計等關鍵技術，增強了電子壓力計在油田測井領域的市場競爭力。
1 引言系統仿真技術是近30年才發展起來的新興技術，它是指在計算機上通過系統模型的仿真實驗去研究或驗證一個已經存在的或者正在設計的系統的過程。系統仿真并不是對原形的簡單再現，而是按照研究的側重點對系統進行提煉，以利于抓住問題的本質。
在“某型機浮標定位系統研究”科研課題中，經過多方論證與研究，最終設計出了在充分利用原機載設備功能的基礎上，通過對原機載設備進行適當改進，實現對投放的無線電聲納浮標進行快速、遠距離的極坐標定位方案。
本文試圖通過對該方案建立合理的數學模型并進行系統仿真，以達到驗證所設計方案的正確性的目的。科技論文。
2浮標定位系統的設計方案“某型機浮標定位系統”的組成包括機上某型搜瞄雷達、某型無線電聲納浮標、某型聲納浮標信息接收處理機、戰術導航態勢顯示器及新設計加裝的浮標測距接收與應答機和信號處理分機等，如圖1所示。
某型搜瞄雷達的作用是：利用其連測通道產生測距詢問脈沖信號發往浮標，同時將與發射脈沖同步的信號提供給戰術導航態勢顯示器和信號處理分機。
測距接收與應答機為在浮標上的加裝電路，它的作用是接收雷達連測通道發來的詢問脈沖，經識別后產生相應的應答脈沖，再經振幅調制后發往機載某型聲納浮標信息接收處理機。
某型浮標信息接收處理機的作用是：接收浮標發回的信號，將該信號經幅度檢波后，送往信號處理分機進行處理。
信號處理分機為機載部分的加裝電路，它的作用是對某型浮標信息接收處理機送來的幅度檢波信號進行濾波、識別后產生觸發脈沖，并將其送往某型搜瞄雷達和戰術導航態勢顯示器，以計算出浮標與反潛機的距離及顯示。
戰術導航態勢顯示器的作用是：將浮標相對機的方位和距離以一次信息的形式顯示在熒光屏上。
由于“某型機浮標定位系統”研究項目是一個較大的系統工程，涉及的設備很多，而且多數為機上原有設備，因此這里只對新研制的浮標測距接收與應答機和信息處理分機進行仿真?？萍颊撐?。
3浮標定位系統的仿真對某型機浮標定位系統進行仿真，就是要根據預先設計好的浮標定位系統方案，將定位系統中各組成部分依照其作用原理建立數學模型，并按仿真平臺的要求生成所需仿真模塊，再利用計算機進行運算以觀察其輸出結果是否符合設計要求。對于仿真平臺的選取，我們采用的是自行開發的專用于航空電子裝備仿真的“航空電子裝備仿真系統”軟件。由于對浮標定位系統的仿真是一種驗證性仿真，其目的在于驗證所設計方案的正確與否，所以建模時在保證系統功能的條件下模型應盡量簡化。
3.1仿真模型的建立3.1.1 浮標測距接收與應答機的仿真模型浮標部分電路組成框圖如圖2所示。為實現對浮標測距接收與應答機電路的計算機仿真，應首先建立該電路的數學模型。
（1）視頻放大器
視頻放大器主要實現的功能是對視頻詢問脈沖信號放大，在理想狀態下應不產生波形失真，為簡化模型，可用一個放大倍數為K的理想放大器代替。
（2）脈沖間隔解碼器
脈沖間隔解碼器是浮標測距接收與應答機電路的核心，其作用是對放大后的視頻脈沖進行脈沖間隔的檢測，并根據其脈沖間隔大小判斷是否為雷達連測通道發來的詢問脈沖，是則輸出一個觸發脈沖，否則不予理睬。脈沖間隔解碼器采用比較法，即將雙脈沖信號一路直接送到比較器的輸入端，另一路則經延遲T（T等于測距詢問雙脈沖間的時間間隔）后送到比較器的另一輸入端。比較器對輸入的兩路脈沖信號進行比較，若脈沖重合則產生一個觸發脈沖。如圖3所示。
（3）延遲電路
延遲電路的作用是對脈沖間隔解碼器產生的觸發脈沖給與適當的時間延遲，以保證應答信號不會落到雷達的探測盲區范圍內。為了簡化模型，這里采用了理想的延遲線。
（4）應答脈沖產生電路
為便于機載接收機對應答脈沖的識別，應答脈沖也采用雙脈沖形式，但其雙脈沖間的時間間隔必須與詢問脈沖區別開。應答脈沖產生電路一般采用單穩態觸發器實現，為了使產生的應答脈沖為雙脈沖形式且雙脈沖間的時間間隔滿足要求，還應在單穩態觸發器之后加一延遲線和或門，如圖4所示。
3.1.2 信息處理分機的仿真模型信息處理分機負責接收處理浮標發回的測距應答脈沖，根據其電路功能，建立每個功能電路的數學模型如下：
（1）射頻放大器
射頻放大器主要實現的功能是對來自某型浮標信息接收處理機信號分配器的射頻信號進行放大，它是一個寬帶放大器，在理想狀態下應不產生波形失真，為簡化模型，可用一個放大倍數為K的理想放大器代替。
（2）包絡檢波器
包絡檢波器用于對放大后的射頻信號進行幅度檢波，以取出視頻應答脈沖信號。一般此類檢波器大多利用二極管或三極管的非線性實現，此處的包絡檢波器可直接采用二極管檢波器。
（3）視頻放大器
這里的視頻放大器主要實現的功能是對檢波后的視頻應答脈沖信號放大，在理想狀態下應不產生波形失真，為簡化模型，可用一個放大倍數為K的理想放大器代替。
（4）脈沖間隔解碼器
這里的脈沖間隔解碼器同浮標測距接收與應答機電路的一樣，其作用是對放大后的視頻脈沖進行脈沖間隔的檢測，并根據其脈沖間隔大小判斷是否為浮標發來的測距應答脈沖，是則輸出一個觸發脈沖，否則不予理睬。數學模型同2.2.1的（2），只是延遲參數不同。
3.2仿真結果按以上建立的模型對浮標測距接收與應答機和信息處理分機的各功能電路建模后，還要用算法語言對各模塊進行編程，并按“航空電子裝備仿真系統”軟件的要求生成所需的動態鏈接庫文件。完成后，就可以在“航空電子裝備仿真系統”軟件平臺上進行浮標定位系統的仿真測試了。
3.2.1 浮標測距接收與應答機的仿真為了驗證設計的浮標測距接收與應答機電路的功能，需要模擬該電路的輸入信號，即雷達連測通道測距詢問脈沖，以觀察仿真對象的輸出情況。由于浮標測距接收與應答機電路的輸入信號已經過檢波，因此這里模擬的測距詢問脈沖為視頻脈沖。
通常雷達發射機的探測脈沖都采用鐘形脈沖形式。根據某型搜瞄系統雷達的實際工作情況，在這里我們模擬該雷達在量程為М8、М16、М32檔，“連測”開關接通狀態下的發射機脈沖信號波形。此時，雷達主天線在一個雷達周期內發射三個脈沖，其中第一個脈沖作為雷達的探測脈沖，后兩個作為連測通道的詢問脈沖。為了逼真模擬輸入信號的實際情況，在模擬的雷達連測通道測距詢問脈沖中還要加入噪聲。模擬雷達脈沖信號如圖5所示。雷達脈沖信號經視頻放大器放大后的波形如圖6所示。
圖5 模擬的雷達脈沖信號圖6 視頻放大后的雷達脈沖信號
脈沖間隔解碼前、后的波形對比如圖7所示。
解碼前 解碼后
圖7 脈沖間隔解碼前、后的波形對比
觸發脈沖和應答脈沖波形如圖8所示。
觸發脈沖 應答脈沖
圖8 觸發脈沖和應答脈沖的波形
可見，通過計算機仿真，設計的浮標測距接收與應答機電路在某型搜瞄系統雷達發出的探測和詢問脈沖照射下，能夠正確地產生相應的應答信號。
3.2.2 信息處理分機的仿真信息處理分機的輸入信號來自某型浮標信息接收處理機的信號分配器，這是一個包絡含有應答雙脈沖的射頻信號，經射頻放大器放大后送入包絡檢波器檢波。包絡檢波器檢波前、后的波形對比如圖9所示。
圖9 包絡檢波器檢波前、后的波形
檢波后的視頻雙脈沖信號經放大后送入脈沖間隔解碼器進行解碼，解碼前、后的波形對比如圖10所示。
解碼前解碼后
圖10 解碼前、后的波形對比
由此可見，通過計算機仿真，設計的信息處理分機在收到浮標發出的信號后，能夠從中正確地檢出測距應答脈沖加以識別并輸出觸發信號?？萍颊撐?。
4浮標定位系統仿真的結論通過以上的仿真結果可以看到，按照預先設計好的浮標定位系統方案，新設計的浮標測距接收與應答機和信息處理分機均能較好地實現其設計功能，配合浮標定位系統的其它設備，可實現某型機對投放的某型無線電聲納浮標進行遠距離快速定位。
通過對設計的浮標定位系統電路進行計算機仿真，驗證了系統設計的正確性和可行性。
參考文獻：
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[2] 劉愛霞，趙國慶. 一種新的雷達信號識別方法[J]. 航天電子對抗,2003（1）
論文摘要：醫療器械的發展經歷了從最早的僅僅滿足使用需求到現在需要滿足使用者內心感受的巨大變革，同時對于醫療器械設計理念在不同時代也給予了不同的定義，當今社會所追求的物質與精神的統一決定了醫療器械設計也必須從外觀設計轉向涉及使用者內心感受的交互式設計階段，這是科技與人，歷史與發展結合的必然產物。交互式設計在醫療器械中的作用，旨在思考機器與人，人與機器的和諧發展。
二十世紀二、三十年代包豪斯提出的“功能主義”在工業設計中影響很大，醫療器械的設計有相當長一段時間以“理性主義”思潮為主流，遵循“形式追隨功能”原則，其“技術至上”的傾向導致了產品與人的情感、與環境的疏遠。這種高估 “物”的技術作用，而忽視“物”的人文價值的作法，是不符合當今時代要求的。
我國醫療器械產品技術除在超聲聚焦等少數領域處于國際領先水平外，多數關鍵技術被發達國家大公司所壟斷，國產高端醫療器械產品技術性能和質量水準落后于國際先進水平10年左右。與此同時，將產品的“設計”行為視為或從事為“裝飾”行為，仍是我國企業中醫療器械設計的主流。這種認識和行為上的膚淺化、歪曲化，正使相當多的企業遭受嚴重的短期損失（如產品積壓）和長遠損失（如失去市場）。
一、設計對話——作品與受眾的信息交流
醫療器械的交互式設計在于有效地傳遞產品與服務的信息，樹立良好的品牌形象與企業形象，刺激消費者的購買欲望，并從精神上給人以美的享受，最后達到推動經濟發展的目的。這就要求設計師在設計創新的時候需要考慮到產品與消費者之間的這種對話，以保證產品生產投入市場之后可以獲得較好的市場認同度。從而也在一定程度上促進設計的發展。
設計師根據市場競爭態勢與消費者需求趨向等信息來確定設計作品的開發與傳播，同樣，消費者作為設計信息終端部位的信宿，是設計信息的接受者，他在接受信息時必須經過解碼過程。對于設計師而言，就需要在設計創新的過程中進行思考，來規劃這一個解碼的過程。
對于設計受眾來說，信息的解碼過程大體可分為注意、識碼、分析、記憶、行動幾個階段。當設計作品引發他們關注時，才能產生審美注意，設計信息引起注意是信宿接受信息，解碼過程的開始，當解讀相關信息后，也就獲得了某種設計信息。了解了產品的性能、特點，感受到它的造型、質量。聯想到對提高自己生活品質的利益和好處，從而在心理上縮短了與產品的距離，萌生一種擁有的欲望。識碼、分析是設計信息解碼過程的主體，是信息的接受與處理。設計信息作用的實現就從這里開始，因此也是很重要的。記憶，行動是設計信宿解碼過程的完成，于是設計活動與設計對話就在這種雙向信息交流中開始與終結。在設計的創新階段，設計師可以針對不同的產品進行相應有效的注意、識碼、分析、記憶、行動的針對性預設計，從而為這個結果的實現提供前提。
二、多維思考
醫療器械的交互式設計在明確命題之后，具體實踐的過程則要求進行多維思考。所以在設計創新和開發階段，設計師從多維角度考慮出發，在避免重復傳統的無序思維發散的基礎上，為達到醫療器械交互設計在設計開發之后能準確的與市場消費需求相吻合而充分的實現附加值的最大化，定位情感消費與設計開發相結合方法，還需要提出一些基于命題和市場的概念描述：
1.輔助物：現階段對醫療器械的交互式設計需求注重的是情感上的共鳴，輔助物是一個玩具亦或一個玩伴甚者一種友誼，一種美好的心情。
2.適用人群確立：有想法、充滿了想象力、勇于嘗試和創新，對現行交互式設計文化耳濡目染，關心自己，關心他人，重視生活，物質和精神的雙重需求。
3.共性與個性：或許是某個按鍵、表面、質感、顏色與使用者產生共鳴。
有了這樣的概念性描述之后，基本上明確了醫療器械的交互式設計導向，也就為下一步工作做好了充分的準備。
三、設計效用性
由于現代設計信息創意水平的提高，企業整體營銷戰略的加強，一般有遠見卓識的企業傳播的設計信息都具有長期效果，對受眾起著舉一反三的作用，并使其獲得經濟，藝術與審美的多種效應。而在創意上這種長期的有效性就表現為對設計產品創意程度的應用。產品的周期決定了產品的壽命，創意是這一產品在市場上的賣點?？梢酝ㄟ^對效用性的研究，來分析特定產品在特定情況下的設計過程和實現的方法。
一、引言
所謂視頻編碼方式就是指通過特定的壓縮技術，將某個視頻格式的文件轉換成另一種視頻格式文件的方式。視頻壓縮發展到現在己有幾十年的歷史。1948年，Oliver提出了第一個編碼理論脈沖編碼調制(PulseCodingModulation，簡稱PCM);同年，Shannon的經典論文“通信的數學原理”首次提出了信息率失真函數的概念;1959年，Shannon進一步確立了碼率失真理論;而Berger在1971年所著的《信息率失真理論》一書則對率失真理論做了系統地論述和擴展;以上各項工作奠定了信息編碼的理論基礎。
二、AVS基本介紹
AVS是基于我國創新技術和部分公開技術的自主標準，技術方案簡潔，芯片實現復雜度低，達到了第二代標準的最高水平；而且，AVS通過簡潔的一站式許可政策，是開放式制訂的國家、國際標準，易于推廣；此外，AVS是一套包含系統、視頻、音頻、媒體版權管理在內的完整標準體系，為數字音視頻產業提供更全面的解決方案。綜上所述，AVS可稱第二代信源標準的上選。
圖1AVS視頻編碼器框圖
三、AVS主要技術
AVS采用的主要技術包括：8x8整數變換量化技術、幀內預測、半像素與1/4精度像素插值、特殊的幀間預測運動補償、二維熵編碼、去塊效應環內濾波等：
1.整數變換量化：AVS為了避開H.264的專利問題，選擇了以往標準廣泛采用的8×8變換，這樣可以在16位處理器上無失配地實現。AVS采用的64級量化，可以完全適應不同的應用和業務對碼率和質量的要求。目前AVS所采用的8x8變換與量化方案大大降低了芯片的實現難度。
2.幀內預測：AVS采用的幀內預測技術，是用相鄰塊的像素預測當前塊，同時采用代表空間域紋理方向的多種預測模式。AVS亮度和色度幀內預測都是以8x8塊為單位的。亮度塊采用5種預測模式，色度塊采用4種預測模式，而這4種模式中有3種和亮度塊的預測模式相同。在編碼質量相當的前提下，AVS采用較少的預測模式，使方案更加簡潔、實現的復雜度大為降低。
3.幀間預測運動補償：幀間運動補償編碼是混合編碼技術框架中最重要的部分之一。AVS標準采用了16×16，16×8，8×16和8×84種用于運動補償的宏塊模式，去除了MPEG-4AVC/H.264標準中的8×4，4×8，4×4的塊模式，這樣可以更好地刻畫物體運動，提高運動搜索的準確性。
4.半像素與1/4精度像素插值：AVS通過4抽頭濾波器（-1，5，5，-1）得到半像素點，再通過4抽頭濾波器（1，7，7，1）和均值濾波器得到1/4像素點，在不降低性能的情況下減少插值所需要的參考像素點，減小了數據存取帶寬需求，這在高分辨率視頻壓縮應用中是非常有意義的。
5.預測模式：AVS的B幀雙向預測使用了直接模式、對稱模式和跳躍模式。使用對稱模式時，碼流只需要傳送前向運動矢量，后向運動矢量可由前向運動矢量導出，從而節省后向運動矢量的編碼開銷；對于直接模式，前塊的前、后向運動矢量都是由后向參考圖像相應位置塊的運動矢量按比例分配導出，因此也可以節省運動矢量的編碼開銷；跳躍模式的運動矢量導出方法和直接模式的相同，跳躍模式編碼塊都不編碼運動補償的殘差，也不傳送運動矢量，即該模式下宏塊只需要傳輸模式信號則可。
6.二維熵編碼：AVS熵編碼采用自適應變長編碼技術。在AVS熵編碼過程中，定長碼用來編碼具有均勻分布的語法元素，指數哥倫布碼用以編碼可變概率分布的語法元素。采用指數哥倫布碼的優勢在于：一方面，它的硬件復雜度比較低，可以根據閉合公式解析碼字，無需查表；另一方面，它可以根據編碼元素的概率分布靈活確定k階指數哥倫布碼編碼，如果k選得恰當，編碼效率可以逼近信息熵。預測殘差的塊變換系數后，經掃描形成（level、run）對串，level、run不是獨立事件，而存在很強的相關性，在AVS中level、run采用二維聯合編碼，并根據當前level、run的不同概率分布趨勢，自適應改變指數哥倫布碼的階數。
四、總結與展望
目前AVS技術可實現標準清晰度、相當清晰度、低清晰度等不同格式視頻的壓縮，但針對此類應用的壓縮效率還有待不斷提高，這應當是AVS視頻技術進一步發展的重點所在：著力AVS編解碼的實際應用研究，優化AVS運動搜索算法，提高AVS解碼速度，從而推動我國數字音視頻標準AVS的推廣和應用。
參考文獻
1 陳亮 AVS先進編碼技術研究 華中科技大學 2006
在我們的快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉換方法中，首先將原始JPEG 2000圖像經EBCOT解碼以及反量化步驟解出圖像的頻率域編碼信息后，再透過頻率域圖像尺寸縮小轉換方法，直接在頻率域里縮小圖像尺寸，最后再通過量化與EBCOT編碼等步驟，將圖像尺寸縮小后的圖像頻率域編碼信息編成JPEG 2000圖像。
本文所提的JPEG 2000圖像尺寸縮小轉換方法與空間域圖像大小轉換方法相比，所提的方法省掉反向小波轉換、反向色彩轉換、后置處理、前置處理、正向色彩轉換、以及正向小波轉換等六個步驟。由于所提的方法不需將頻率域編碼信息轉成空間域圖像，因此本論文所提的方法除了可更快速的轉換圖像大小外，也可省下存放空間域圖像內容所需的存儲空間以及減少所需的計算量。
1 簡化JPEG 2000壓縮與解壓縮流程
在快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉換方法中，保留了EBCOT解碼、反量化、量化與EBCOT編碼等四個部分，主要原因說明如下：
1.1 EBCOT編/解碼 JPEG 2000編碼后的圖像會儲存成封包的格式，但封包并非以子頻帶為單位儲存，所以要取得各子頻帶的內容，必須先經過EBCOT解碼才行。再者本文的方法有可能需要對子頻帶再進行小波轉換，因此EBCOT編/解碼過程不可省略。
1.2 量化與反量化 保留量化與反量化步驟的主要原因在于圖像經由正向小波轉換后，會產生不同大小的子頻帶頻率信息，不同子頻帶頻率信息使用不同的量化步長值進行量化。
子頻帶與量化步長值這兩者有相對應關系，換句話說以具有7個子頻帶的JPEG 2000圖像而言，必須要有7個相對應的量化步長值。而子頻帶與量化步長值所產生的數目與小波轉換的層數有關，對于一個經過m層小波轉換的影像，所具有的子頻帶數目Nsubbands計算公式為：Nsubbands=3×m+1，圖2所示為圖像經由二次小波轉換后所產生的七個不同的子頻帶。
每個子頻帶的量化步長值都是由一組獨立的控制參數（ε，μ）決定，該組控制參數必須記錄于JPEG 2000碼流頭部，供譯碼端還原量化步長值使用。圖3所示為一張圖像經過三次小波轉換后所產生的頻率域情況。
本文所提的頻率域圖像尺寸縮小方法會改變原本圖像的小波轉換層數，進而影響到量化步長值與子頻帶的對應關系。當使用不同小波轉換層數時，每個子頻帶的量化步長值會不同。所以，當圖像在進行尺寸縮小前，先使用原本JPEG 2000圖像的量化步長值對圖像進行反量化，還原頻率域信息，當圖像尺寸已調整縮小后，再用新的量化步長值來量化頻率域信息，即可解決量化步長值與子頻帶不一致的問題。
在我們所提的方法中，分別會遇到小波層數足夠與小波層數不足的情況。假設一張JPEG 2000圖像小波層數為m層，欲要將圖像尺寸縮小為原來的（1/2n×1/2n）大小時，假如n
若n>=m發生，也就是小波層數不足。首先經EBCOT解碼后，產生不同的子頻帶信息。針對不同的子頻帶信息使用反量化，接著進行圖像縮小的工作，將不需要的外頻信息去除，保留的頻率信息因小波層數不足（小波層數需為1層以上），要對保留的頻率信息再進行小波轉換。產生出來的小波頻率域尺寸大小超過欲轉換尺寸，可將外頻的小波頻率信息去除，保留LL子頻帶。此時圖像大小雖已符合轉換所需大小，但JPEG 2000規定圖像至少要有一層小波轉換，所以必須再做一次小波轉換，得到一張小波轉換層數為1的JPEG 2000圖像，最后再經量化與EBCOT編碼，得到尺寸縮小后的JPEG 2000圖像。
2 頻率域圖像尺寸縮小轉換方法
圖1中間的頻率域圖像尺寸縮小轉換方法主要工作包括縮小頻率域圖像尺寸與修改JPEG 2000圖像碼流主標頭相關參數等步驟，詳細步驟如下：
2.1 括縮小頻率域圖像尺寸
①小波轉換層數足夠的作法。假設當圖像的小波層數為m層，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時，若n
首先使用EBCOT解出頻率域信息，再對需保留的頻率域信息作反量化動作，接著將整張圖像的尺寸縮小，并且丟棄不需要的外頻頻率信息，最后將所保留的頻率域信息再重新經過量化與EBCOT編碼，即可得到圖像尺寸縮小后的JPEG 2000圖像。
②小波轉換層數不足的作法。假設當圖像的小波層數為m層時，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時，若n>=m，就是小波層數不足，則除了丟棄m個外層的中高頻信息外，還需要將原來最內層的低頻信息，進行（n-m）+1次小波轉換，再將所產生的（n-m）層的中高頻信息丟棄。由于以上的（n-m）次小波轉換后的中高頻信息最終將被丟棄，因此在進行以上小波轉換時可直接省略許多計算工作，不必進行完整的小波轉換。此法為本文提出的快速小波轉換方法。
2.2 修改JPEG 2000圖像碼流主標頭相關參數 JPEG 2000圖像碼流主標頭記錄原始圖像大小、塊狀（tile）大小、小波層數、各子頻帶的量化步階值參數（ε和μ）等數據信息。在我們所提方法中，并沒有將圖像解回空間域，而是在頻率域信息縮小圖像尺寸后，直接進行量化和EBCOT編碼，產生新的JPEG 2000圖像。新的JPEG 2000圖像碼流主標頭數據無法像空間域轉換方法由JPEG 2000壓縮方式設定，而必須自行修改JPEG 2000圖像碼流主標頭內的相關參數。
3 小結
JPEG 2000具有的多種特性使其有著廣泛的應用前景。目前許多圖形圖像公司如Pegasus，Aware等在開發的圖像軟件中集成了JPEG 2000圖像壓縮技術；有的公司如ImagePower等已開發出JPEG 2000的DSP芯片。JPEG 2000將取代JPEG在圖像壓縮領域發揮重要作用。本論文提出一個新的快速圖像壓縮方法，可 大幅降低使用空間域轉換時的處理時間，以及所需存儲空間，但是本文所提方法只針對靜態圖像實現固定大小的縮小轉換，無法對圖像作任意大小轉換，對圖像作任意大小轉換是一個很好的發展方向，需作進一步研究。
參考文獻：
森林火災是一種突發性強、破壞性大、救助困難的自然災害。做好森林防火工作，有效預防和撲救森林火災，是確保人民生命財產安全的迫切需要.當森林發生火災時，只有做到早發現、早解決，才能把損失降到最小。針對我國森林防火的實際需要，專門設計了一整套森林防火的解決方案。
1 系統設計
系統設計圖，如圖1所示。
1.1 圖像傳輸設備的選擇及技術參數
模擬圖像傳輸系統采用調頻體制，信號帶寬27MHz。為了保證信號之間互不干擾，兩路信號中心頻率間隔應大于38MHz。目前國產模擬圖像傳輸系統主要有L波段、S波段、Ku波段幾種，頻率范圍分別為：L波段：950～1750MHz；S波段：2200～2700MHz；Ku波段：11～13GHz。
如果以38MHz頻率間隔計算，各頻段可同時傳輸的最多路數分別為：L波段：21路；S波段：13路；Ku波段：50路。
本系統共需同時傳輸15路圖像信號，L波段利用頻率復用技術可以做到30路圖像傳輸，從系統要求整體設備性能及造價來考慮，選擇L波段。微波傳輸需滿足視距傳輸條件，即監控點至控制中心傳輸路徑上無遮擋（收發天線間可視）。
該系統方便安裝，傳輸圖像鮮明，主要是利用微波頻段傳輸，包括報警信號、伴音和視頻。
微波圖像傳輸系統：主要技術指標：頻段：L波段950～1750MHz、KU波段11～13GHz；功率：10～40dBm；
微波工程接收機技術指標：輸入頻率： 950-2050MHz；輸入阻抗：75Ω；輸入電平：-65-- -35dBm；中頻帶寬：27MHz；噪聲門限：6dB典型值；視頻制式：PAL；去加重：CCIR405-1 625行；視頻輸出：1V峰-峰值；頻率響應：+1- -2dB（10KHz-5MHz）；工作電壓： AC150V-AC270V；功耗：15W；LNA電源：18V/100mA。
1.2 無線指令遙控系統
無線遙控是指實現對被控目標的非接觸遙遠控制，在工業控制、航空航天、家電領域應用廣泛。我們設計的系統提供的數據接口，以適應各種協儀。由發射和接收部分組成，可以控制云臺、鏡頭。
2 原理設計
如圖2所示。
2.1 功能簡述
在森林內多個地點放攝像機，通過無線發射C（帶煙傳感接收）發射各種信號，接收機能夠看到森林中各個監控點的實時狀況。
前端指令機能接收到監控點發出的指令，解碼器來執行中心的指令，控制云平臺左右上下的轉動，以及對鏡頭進行長焦、短焦的改變等。
2.2 控制原理
2.2.1 無線圖像傳輸的過程
無線圖像傳輸頻率復用采用分割方式，圖像通道采用微波點對點的方式。攝像機通過采集的視頻信號輸送給發射機，然后輸出給天線，以微波的無線形式傳送給監控設備的天線，接收設備接收到信號了以后，再經過解調還原視頻信號，這樣就可以有確盤錄像機中顯示圖像了。
在實際使用的微波通信線路中，總是使用方向性非常強的天線，并把收、發天線對準，以使接收端收到較強的直射波。但是，由于受天線的方向性所限，總會有一部分電磁波透射到地表面，經地表面反射后到達收信端的天線，或散射進入太空；其次，由于大氣層中存在不均勻的氣體，也會造成電磁波的折射和吸收，損失掉一部分能量；另外，由于微波無法穿過傳輸線路上的固體物，所以，在傳輸路線上的固體物，特別是高大的建筑物，就會使微波造成繞射和電平損耗。因此，微波通信既有直線傳輸特性，又有多徑傳輸特性，在無遮擋的情況下，傳輸距離可達70公里。廣泛用于公安、武警、消防、交通、金融、油田、廠礦等領域的遠距離無線監控系統。
2.2.2 無線指令控制的過程
控制通道采用碼分多址、一對多點方式。指令信號通過主機輸入指令參數，再通過發射天線發射到森林中的各個監控點中，監控點接收到主機發射過來的信號，先通過校驗，再通過無線指令接收機解調出控制數據給解碼器，解碼器再根據地址碼來判斷是否解碼，同時具備雙向語音功能，可以適時對話。
3 結束語
實驗證明：通過采用硬盤錄像系統，進行實時錄象，上級領導可以通過聯網的計算機進行遠程監控并查詢錄像資料，能真實記錄火災發生及救火的過程，提供有效真實的資料，其性能可靠；高清晰、高畫質，成為技術先驅。
參考文獻
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作者簡介
引言
近些年來，頻頻出現的醫藥品安全事故使公眾對醫藥品生產工藝和用藥安全產生了不同程度的質疑。部分事故就是由于現在醫藥品物流系統的不完善所導致的。為此，商務部將出臺《醫藥物流企業分級評估指標》、《醫藥物流服務規范》、《藥品零售企業經營服務規范》和《藥品現代物流企業標準》等針對醫藥物流企業的一系列行業標準?？梢?，改善醫藥品物流信息系統，提高其服務水平，增強醫藥品監管、維護正常的藥品市場秩序，成為當務之急。
1 RFID的基本概念
Radio Frequency Identification（RFID）即無線射頻識別，是利用電磁感應、無線電波或者是微波等信號通過空間耦合進行非接觸式的雙向通信信息系統，通過這種形式的數據交換從而達到識別目標的一種技術，俗稱電子標簽。[1]
由于具有可非接觸式數據交換、有效讀寫距離遠、讀寫速度快、可識別高速運動的物品、數據記憶容量大、安全保密性高、讀寫穿透力強、可重復使用、耐惡劣環境能力強等一系列優點，因此RFID主要用于軍事、航空、交通、物流、制造、汽車、零售、醫療、動物、食品、票證、服裝、圖書、煤礦、防偽等廣泛領域中的自動識別和數據采集。
RFID的初次使用可追溯到上世紀六十年代電子商品防盜系統（Electronic Article Surveillance，EAS）中的比特電子標簽。從七十年代開始，RFID技術及產品進入到快速發展的時期，如RFID技術逐漸融入到動物追蹤識別系統以及電子車牌系統。RFID技術及產品進入到商業應用階段是從八十年代開始，此后各種規模的RFID系統開始出現，RFID技術及產品逐漸成為人們生活的一部分，RFID技術標準化問題也日趨得到重視論文服務。自本世紀初開始，RFID技術開始向物流與供應鏈領域滲透。[8]
一個完整的RFID系統應當由RFID數據采集器、中間件或接口、應用系統軟件以及信息管理平臺構成；其中數據采集器內包含標簽、芯片、閱讀器以及天線，這其中的芯片主要用于數據交換時的儲存。正是由于芯片的這一獨特之處，使得RFID與傳統的條形碼技術有所區別。[9]
整個RFID系統的工作原理如圖1所示：RFID系統工作時必須有個前提，就是要處于一定的有效磁場區域內。帶有信息的電子標簽進入到有效磁場區域內，當閱讀器通過天線發送出一定頻率的射頻查詢信號，這時電子標簽憑借感應電流獲得的能量而被激活，將存儲在芯片的信息經自身解碼后通過內置天線發送出去。閱讀器的接收天線接收到信號后，傳送給到閱讀器。接下來信息系統，閱讀器對接收到的信號進行解調解碼，解碼后的信息通過應用系統軟件最終輸送到信息管理平臺進行相應處理和控制。[2]
圖1 RFID系統工作原理圖
2 醫藥品物流系統分析
醫藥品物流是在依托一定的物流設備、技術和物流管理信息系統的基礎上，有效整合營銷渠道上下游資源，優化醫藥品供、銷、配、運等環節中的驗收、存儲、分揀、配送等作業過程，通過自動化、信息化和效益化等技術的應用，從而提高訂單處理能力，減少貨物分揀差錯，降低庫存及縮短配送時間，進一步降低
物流成本，提高物流服務水平和資金使用效益。典型的醫藥品物流過程如圖2所示：[3]
圖2 醫藥品物流過程
2009年，國務院出臺了《物流業調整和振興規劃》，醫藥品物流的發展是其中的主要任務之一。由于醫藥品自身的一些特性，醫藥品物流系統相比較于其他物流系統而言，對于逆向物流的管理更為重要。
2.1醫藥品物流復雜性高
醫藥品行業是一個集高投入、高技術、高風險與高回報等特點于一身的行業。醫藥品物流最大的特點就是分類復雜、品種繁多。醫藥品行業分類如表1所示：
表1 醫藥品行業分類
序號
標志值
類型
1.
按照自身性質分
化學原料藥、化學藥品、醫療器械、化學試劑以及保健品等
2
按照來源和性狀
中藥材、中藥飲片、中成藥，化學原料藥及其制劑、抗生素類、生化藥品、血清疫苗、血液制品，放射性藥品等
3
按照溫度分
常溫品種、低溫品種、冷凍品種等
4
按中國藥品管理制度分
處方藥和非處方藥
壹、前言
由於科技日新月異，印刷已由傳統印刷走向數位印刷。在數位化的過程中，影像的資料一直有檔案過大的問題，占用記憶體過多，使資料在傳輸上、處理上都相當的費時，現今個人擁有TrueColor的視訊卡、24-bit的全彩印表機與掃描器已不再是天方夜譚了，而使用者對影像圖形的要求，不僅要色彩繁多、真實自然，更要搭配多媒體或動畫。但是相對的高畫質視覺享受，所要付出的代價是大量的儲存空間，使用者往往只能眼睜睜地看著體積龐大的圖檔占掉硬碟、磁帶和光碟片的空間；美麗的圖檔在親朋好友之間互通有無，是天經地義的事，但是用網路傳個640X480TrueColor圖形得花3分多鐘，常使人哈欠連連，大家不禁心生疑慮，難道圖檔不能壓縮得更小些嗎？如此報業在傳版時也可更快速。所以一種好的壓縮格式是不可或缺的，可以使影像所占的記憶體更小、更容易處理。但是目前市場上所用的壓縮模式，在壓縮的比率上并不理想，失去壓縮的意義。不然就是壓縮比例過大而造成影像失真，即使數學家與資訊理論學者日以繼夜，卯盡全力地為lossless編碼法找出更快速、更精彩的演算法，都無可避免一個尷尬的事實：壓縮率還是不夠好。再說用來印刷的話就造成影像模糊不清，或是影像出現鋸齒狀的現象。皆會造成印刷輸出的問題。影像壓縮技術是否真的窮途末路？請相信人類解決難題的潛力是無限的。既然舊有編碼法不夠管用，山不轉路轉，科學家便將注意力移轉到WAVELET轉換法，結果不但發現了滿意的解答，還開拓出一條光明的坦途。小波分析是近幾年來才發展出來的數學理論。小波分析，無論是作為數學理論的連續小波變換，還是作為分析工具和方法的離散小波變換，仍有許多可被研究的地方，它是近幾年來在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利葉（Fourier）分析的重要發展，他保留了傅氏理論的優點，又能克服其不足之處。可達到完全不失真，壓縮的比率也令人可以接受。由於其數學理論早在1960年代中葉就有人提出了，而到現在才有人將其應用於實際上，其理論仍有相當大的發展空間，而其實際運用也屬剛起步，其後續發展可說是不可限量。故研究的動機便由此而生。
貳、WAVELET的歷史起源
WAVELET源起於JosephFourier的熱力學公式。傅利葉方程式在十九世紀初期由JosephFourier(1768-1830)所提出，為現代信號分析奠定了基礎。在十九到二十世紀的基礎數學研究領域也占了極重要的地位。Fourier提出了任一方程式，甚至是畫出不連續圖形的方程式，都可以有一單純的分析式來表示。小波分析是近幾年來才發展出來的數學理論為傅利葉方程式的延伸。
小波分析方法的提出可追溯到1910年Haar提出的小波規范正交基。其後1984年，法國地球物理學J.Morlet在分析地震波的局部性質時，發現傳統的傅利葉轉換，難以達到其要求，因此引進小波概念於信號分析中，對信號進行分解。隨後理論物理學家A.Grossman對Morlet的這種信號根據一個確定函數的伸縮，平移系{a-1/2Ψ[(x-b)/a]；a,b?R,a≠0}展開的可行性進行了研究，為小波分析的形成開了先河。
1986年，Y.Meyer建構出具有一定衰減性的光滑函數Ψj,k(x)，其二進制伸縮與平移系{Ψj,k(x)=√2jΨ(2jx-k)；j,k?Z}構成L2（R）的規范正交基。1987年，Mallat巧妙的將多分辨分析的思想引入到小波分析中，建構了小波函數的構造及信號按小波轉換的分解及重構。1988年Daubechies建構了具有正交性（Orthonormal）及緊支集（CompactlySupported）；及只有在一有限區域中是非零的小波，如此，小波分析的系統理論得到了初步建立。
三、WAVELET影像壓縮簡介及基礎理論介紹
一、WAVELET的壓縮概念
WAVELET架在三個主要的基礎理論之上，分別是階層式邊碼(pyramidcoding)、濾波器組理論(filterbanktheory)、以及次旁帶編碼(subbandcoding)，可以說wavelettransform統合了此三項技術。小波轉換能將各種交織在一起的不同頻率組成的信號，分解成不相同頻率的信號，因此能有效的應用於編碼、解碼、檢測邊緣、壓縮數據，及將非線性問題線性化。良好的分析局部的時間區域與頻率區域的信號，彌補傅利葉轉換中的缺失，也因此小波轉換被譽為數學顯微鏡。
WAVELET并不會保留所有的原始資料，而是選擇性的保留了必要的部份，以便經由數學公式推算出其原始資料，可能不是非常完整，但是可以非常接近原始資料。至於影像中什度要保留，什麼要舍棄，端看能量的大小儲存（跟波長與頻率有關）。以較少的資料代替原來的資料，達到壓縮資料的目的，這種經由取舍資料而達到壓縮目地的作法，是近代數位影像編碼技術的一項突破。即是WAVELET的概念引入編碼技術中。
WAVELET轉換在數位影像轉換技術上算是新秀，然而在太空科技早已行之有年，像探測衛星和哈柏望遠鏡傳輸影像回地球，和醫學上的光纖影像，早就開始用WAVELET的原理壓縮/還原影像資料，而且有壓縮率極佳與原影重現的效果。
以往lossless的編碼法只著重壓縮演算法的表現，將數位化的影像資料一絲不漏的送去壓縮，所以還原回來的資料和原始資料分毫無差，但是此種壓縮法的壓縮率不佳。將數位化的影像資料轉換成利於編碼的資料型態，控制解碼後影像的品質，選擇適當的編碼法，而且還在擷取圖形資料時，先幫資料「減肥。如此才是WAVELET編碼法主要的觀念。
二、影像壓縮過程
原始圖形資料色彩模式轉換DCT轉換量化器編碼器編碼結束
三、編碼的基本要素有三點
（一）一種壓縮/還原的轉換可表現在影像上的。
（二）其轉換的系數是可以量化的。
（三）其量化的系數是可以用函數編碼的。
四、現有WAVELET影像壓縮工具主要的部份
（一）WaveletTransform（WAVELET轉換）：將圖形均衡的分割成任何大小，最少壓縮二分之一。
（二）Filters（濾鏡）：這部份包含WaveletTransform，和一些著名的壓縮方法。
（三）Quantizers（量化器）：包含兩種格式的量化，一種是平均量化，一種是內插量化，對編碼的架構有一定的影響。
（四）EntropyCoding（熵編碼器）：有兩種格式，一種是使其減少，一種為內插。
（五）ArithmeticCoder（數學公式）：這是建立在AlistairMoffatslineartimecodinghistogram的基礎上。
（六）BitAllocation（資料分布）：這個過程是用整除法有效率的分配任何一種量化。
肆、WAVELET影像壓縮未來的發展趨勢
一、在其結構上加強完備性。
二、修改程式，使其可以處理不同模式比率的影像。
三、支援更多的色彩?？梢蕴幚鞷GB的色彩，像是YIQ、HUV的色彩定義都可以分別的處理。
四、加強運算的能力，使其可支援更多的影像格式。
五、使用WAVELET轉換藉由消除高頻率資料增加速率。
六、增加多種的WAVELET。如：離散、零元樹等。
七、修改其數學編碼器，使資料能在數學公式和電腦的位元之間轉換。
八、增加8X8格的DCT模式，使其能做JPEG的壓縮。
九、增加8X8格的DCT模式，使其能重疊。
十、增加trelliscoding。
十一、增加零元樹。
現今已有由中研院委托國內學術單位研究，也有不少的研究所的碩士。國外更是如火如荼的展開研究。相信實際應用於實務上的日子指日可待。
伍、影像壓縮研究的方向
1.輸入裝置如何捕捉真實的影像而將其數位化。
2.如何將數位化的影像資料轉換成利於編碼的資料型態。
3.如何控制解碼影像的品質。
4.如何選擇適當的編碼法。
5.人的視覺系統對影像的反應機制。
小波分析，無論是作為數學理論的連續小波變換，還是作為分析工具和方法的離散小波變換，仍有許多可被研究的地方，它是近幾年來在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利葉（Fourier）分析的重要發展，他保留了傅氏理論的優點，又能克服其不足之處。
陸、在印刷輸出的應用
WAVELET影像壓縮格式尚未成熟的情況下，作為印刷輸出還嫌太早。但是後續發展潛力無窮，尤其在網路出版方面，其利用價值更高，WAVELET的出現就猶如當時的JPEG出現，在影像的領域中掀起一股旋風，但是WAVELET卻有JPEG沒有的優點，JPEG乃是失真壓縮，且解碼後復原程度有限，能在網路應用，乃是由於電腦的解析度并不需要太高，就可辨識其圖形。而印刷所需的解析度卻需一定的程度。WAVELET雖然也是失真壓縮，但是解碼後卻可以還原資料到幾乎完整還原，如此的壓縮才有存在的價值。
有一點必須要提出的就是，并不是只要資料還原就可以用在印刷上，還需要有解讀其檔案的RIP，才能用於數位印刷上。等到WAVELET的應用成熟，再發展其適用的RIP，又是一段時間以後的事了。
在網路出版上已經有瀏覽器可以外掛讀取WAVELET檔案的軟體了，不過還是測試版，可是以後會在網路上大量使用，應該是未來的趨勢。對於網路出版應該是一陣不小的沖擊。
圖像壓縮的好處是在於資料傳輸快速，減少網路的使用費用，增加企業的利潤，由於傳版的時間減少，也使印刷品在當地印刷的可能性增高，減少運費，減少開支，提高時效性，創造新的商機。
柒、結論
WAVELET的理論并不是相當完備，但是據現有的研究報告顯現，到普及應用的階段，還有一段距離。但小波分析在信號處理、影像處理、量子物理及非線性科學領域上，均有其應用價值。國內已有正式論文研究此一壓縮模式。但有許多名詞尚未有正式的翻譯，各自有各自的翻譯，故研究起來倍感辛苦。但相信不久即會有正式的定名出現。這也顯示國內的研究速度，遠落在外國的後面，國外已成立不少相關的網站，國內僅有少數的相關論文。如此一來國內要使這種壓縮模式普及還有的等。正式使用於印刷業更是要相當時間。不過對於網路出版仍是有相當大的契機，國內仍是可以朝這一方面發展的。站在一個使用其成果的角度，印刷業界也許并不需要去了解其高深的數理理論。但是在運用上，為了要使用方便，和預估其發展趨勢，影像壓縮的基本概念卻不能沒有。本篇文章單純的介紹其中的一種影像壓縮模式，目的在為了使後進者有一參考的依據，也許在不久的將來此一模式會成為主流，到時才不會手足無措。
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附錄：
嵌入式零元樹小波轉換、階層式嵌入式零元樹小波轉換、階層式影像傳送及漸進式影像傳送
目前網路最常用的靜態影像壓縮模式為JPEG格式或是GIF格式等。但是利用這些格式編碼完成的影像，其資料量是不變的，其接受端必須完整地接受所有的資料量後才可以顯示出編碼端所傳送的完整影像。這個現象最常發生在利用網路連結WWW網站時，我們常常都是先接收到文字後，其網頁上的圖形才，慢慢的一小部份一小部份顯示出來，有時網路嚴重塞車，圖形只顯示一點點後就要再等非常久的時間才再有一點點顯示出來，甚至可能斷線了，使得使用者完全不知道在接收什麼圖案的圖形，無形中造成網路資源的浪費。此缺點之改善，可以使用嵌入式零元樹小波轉換(EZW)來完成。
階層式影像傳送系統的主要功能為允許不同規格之顯示裝置或解碼器可以從同一編碼器中獲得符合其要求之訊號，如此不需要對於不同的解碼器設計不同的編碼器配合利用之，進而增加了其應用的范圍，及減低了所架設系統的復雜度，也可以節省更多的設備費用。利用Shapiro所提出的嵌入式零元樹小波轉換(EZW)技術來設計階層式影像傳送系統時，其編碼的效果不是很好。主要的原因是，利用(EZW)技術所設計的編碼器是根據影像的全解析度來加以編碼的，這使得擁有不同解析度與碼率要求的解碼器，無法同時分享由編碼器所送出來的位元流。雖然可以利用同時播放(Simulcast)技術來加以克服之，但是該技術對於同一影像以不同解析度獨立編碼時，將使得共同的低通次頻帶(LowpassSubband)被重復的編碼與傳送，而產生了相當高的累贅(Redundancy)。
基於上述情況，有人將嵌入式零元樹小波轉換(EZW)技術加以修改之，完成了一個新式的階層式影像傳送系統。該技術為階層式嵌入的零元樹小波轉換(LayeredEmbeddedZerotreeWavelet，簡稱LEZW技術。這個技術使我們所設計出來的階層式影像傳送系統，可以在編碼傳送前預先指定圖層數目、每層影像的解析度與碼率。
LEZW技術是將EZW技術中的連續近似量化(SAQ)加以延伸應用之，而EZW傳統的做法是將SAQ應用於全部的小波轉換系數上。然而在LEZW技術中，從基層(BaseLayer)開始SAQ一次僅用於一個圖層(Layer)的編碼，直到最高階析度的圖層為止。當編碼的那一圖層碼率利用完時，即表示該圖層編碼完畢可以再往下一圖層編碼之。為了改善LEZW的效率，在較低圖層的SAQ結果應用於較高圖層的SAQ過程中，基於這種編碼的程序，LEZW演算法則可以在每一圖層平均碼率的限制下，重建出不同解析度的影像。因此，LEZW非常適合用於設計階層式影像傳送系統。
引言
智能家居控制系統以家居電器及家電設備為主要控制對象，利用綜合布線技術、網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施進行高效集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的控制管理系統，提升家居智能、安全、便利、舒適，并實現環保控制系統平臺。其中家居電器控制采用弱電控制強電方式，既安全又智能，可以用遙控、定時等多種智能控制方式實現對在家里飲水機、插座、空調、地暖、投影機、音像設備以及新風系統等進行智能控制，用以避免飲水機在夜晚反復加熱影響水質，在外出時斷開插排通電，避免電器發熱引發安全隱患等等。本系統設計正是在這樣的背景下產生，并以家居音頻設備為控制對象。整個系統的設計是通過隨身攜帶的智能手機利用無線網絡和家庭無線路由對嵌入式ARM為核心的音樂播放器進行遠程操控。下文是對整個系統的設計原理和設計過程的詳細論述。
一、總體方案設計
整個系統由智能手機、路由器、開發板三個部分組成。智能手機通過連接無線信號實現與開發板的通信，這里由于所使用的mini2440開發板缺少無線網卡的支持，所以路由器充當了無線網卡的作用，負責發射無線信號：
1.1 硬件方案
硬件平臺選用友善之臂提供的mini2440開發板，處理器采用基于ARM9內核的Samsung S3C2440。由于S3C2440內部配有64M SDRAM，256M NandFlash，所以完全可以勝任內部的音頻解碼任務。另外，為了保證系統運行時的穩定性，采用了專業的CPU內核電源芯片和復位芯片。相對來說，手機的選擇比較自由，只要是安卓系統的智能手機都可以，在APP測試時，要求手機的安卓操作系統是Android2.3版本或以上。
1.2軟件方案
要將硬件設備連接并且工作，關鍵是軟件的開發，因此軟件開發環境的選擇很重要。整個系統的軟件開發主要包括操作系統的裁剪和移植、音頻播放程序的開發、Android應用的開發三個部分。音頻解碼采用軟件解碼。主要是利用CPU進行音頻數據的解碼，這需要在Linux操作系統下移植一個開源音頻解碼庫--madplay。采用軟件解碼雖然增加了CPU的開銷，但大大縮短了開發時間，而且不需要考慮解碼芯片的選擇和驅動問題。
智能手機選用了安卓的操作系統，主要考慮到安卓系統是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統，且市場占有量較高，2011年第一季度，Android在全球的市場份額首次超過塞班系統，躍居全球第一。 2013年的第四季度，Android平臺手機的全球市場份額已經達到78.1%，全世界采用這款系統的設備數量已經達到10億臺，2014年第一季度Android平臺已占所有移動廣告流量來源的42.8%，首度超越iOS（運營收入不及iOS）。
二、軟件開發
2.1 操作系統裁剪
操作系統的裁剪是系統設計的重點，一個精簡的操作系統不僅可以加快系統的開機時間，還能減小CPU的開銷，使系統運行的更加流暢。操作系統由uboot、內核、文件系統組成，需要裁剪的部分包括內核（去掉不必要的配置）以及文件系統
2.2 音頻解碼數據庫的移植
madplay是linux下的開源音樂播放器，利用開源解碼庫libmad實現音頻的編解碼，目前該播放器除了不支持網絡歌曲的播放外，其余功能都支持，如快進、暫停、繼續等。開發人員需要自己開發一個自己的可視化界面或者播放器的管理程序，這樣使用起來才方便、快捷。系統設計時需要在開發板的ARM內核上運行madplay可執行文件，所以移植madplay也是本次設計的重要環節。
2.3 音樂播放器設計
播放器的核心代碼就是音樂的播放程序，在整個行程序運行時的內部主控流程：
父進程負責接收按鍵信息或者socket信息。監聽部分由select（）函數完成，當按鍵或者socket文件描述符發生變化的時候，父進程首先判斷按鍵或者socket信息，根據不同的信息向子進程或者孫進程發送不同的信號。如，父進程收到的按鍵信息是“暫停”，調用kill（）函數向子進程和孫進程發送SIGSTOP信號就可以暫停音樂的播放。
2.4 Android應用程序設計
Android操作系統下設計控制軟件可簡可繁，這里的界面的設計由于缺少專業UI的支持，所以設計的比較簡單。用到的控件主要有Button、TextView、ScrollView、ListView、TabHost，其中前面4個采用常規控制，調用簡單，只需在activity_main.xml文件中調用并設置相應的屬性（如長、寬、在頁面中的位置等）即可。TabHost用起來有點麻煩，這里需要注意兩點：
在開發自己的app過程中，主要難點在于新的線程接收服務器返回的信息，其主要的代碼如下：
Android部分的設計邏輯明了，算法簡單。作為客戶端或者命令發送端，只需向服務器發送自己的指令即可。
三、性能測試
系統的運行需要開發板、路由器以及APP三者的配合，路由器和開發板之間通過網線連接。需要設置路由器和開發板在同一個網段。測試中，路由器IP為192.168.1.10，開發板IP為192.168.1.22。經測試，播放器可以通過按鍵或者APP實現歌曲切換、音量調節、歌曲信息顯示、播放模式的切換。并且經過裁剪的操作系統啟動速度快，從系統上電到程序運行僅需要20秒。
本系統設計關鍵在于操作系統的裁剪移植以及加入了手機APP的控制。省去了QT以及內核中不必要的模塊，使播放器的開機速度更加快，同時也減小了CPU的資源消耗；加入手機APP的控制，符合目前智能家居的發展趨勢，使得播放器使用起來更加的方便、人性化。
系統還存在一個問題未能很好解決。歌曲播放完畢并且切換到下一首后，手機APP測并不能實現播放曲目的更新。
目前，APP上顯示的歌曲信息只有三種情況會更新：點擊上一首或者下一首、暫停后繼續、點擊開始播放。試著修改代碼，子進程在實現共享內存更新后將歌曲信息發送給APP，但是問題來了，APP和開發板的通信是基于UDP協議，即無連接，通俗的說，每次通信過程，只有當APP發送數據給開發板，開發板收到數據后同時記下了客戶端（APP）地址信息，通過地址信息將數據返回給APP。所以如果系統上電后APP并未接入網絡，開發板發送數據時將會報錯。感興趣的讀者可以在APP發送數據給開發板后設定一個標志位，然后根據這個標志位判斷播放下一首歌曲的時候是否要將歌曲信息發送給APP。
參 考 文 獻
[1] Matt Welsh & Lar Kaufman，linux權威指南[M] 中國電力出版社 2000 年3月
中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A
Research and Design of UHF RFID reader
LI Bao-shan，LI Ge
（Inner Mongolia University of Science and Technology, Inner Mongolia Baotou 014010,China）
Abstract:The system of UHF RFID has the advantages such as storage capacity, read and write speed, recognition distance, and can read or write multiple RFID tags simultaneously, which has been applied widely in many fields. In order to meet market requirements, this paper proposes a design project of a UHF RFID system interrogator based on ARM. In this paper, two aspects of hardware and software design of the interrogator are described, the design gives the structure of interrogator, work processes and the related flow chart of software. The practical results show that the interrogator has the advantages of read and write speed, efficient read-write, recognition distance and so on, which can meet market requirements.
Keywords: RFID; UHF; reader
1引言
超高頻射頻識別[1]（Radio Frequency Identification，RFID）即無線射頻識別技術，是自動識別技術的一種，通過無線耦合的方式進行非接觸雙向數據通信，對目標加以識別并獲取相關數據，不需人工接觸，不需光學可視即可完成信息輸入和處理，并且操作簡單快捷，具有廣泛的應用前景。
RFID系統按工作頻率可分為低頻、高頻、超高頻、微波四個頻段。其中，超高頻（UHF） RFID系統具有讀寫距離遠，同時識別多標簽，讀寫速度快等優點，因此UHF RFID系統使用的場景越來越多。UHF頻段的RFID產品也逐漸成為這個行業的主流產品。
2系統結構及其工作原理
2.1系統結構
基本的RFID系統主要由三部分組成：電子標簽（Tag）、讀寫器（Reader）、PC機或后臺數據庫，其基本結構如圖1所示。
2.2系統的工作原理
RFID技術的基本工作原理[2]是利用空間電磁波的耦合或者傳播來進行通信，達到自動識別被識別對象，獲取識別對象相關信息的目的。讀寫器通過天線發送一定頻率的射頻信號，當貼有電子標簽的物體進入無線識別系統讀寫器的識讀范圍時，其天線將產生感應電流，電子標簽獲得能量被激活并向讀寫器發送自身的編碼等信息，讀寫器接收到電子標簽發射回來的電磁波信號后，經過處理得到電子標簽存儲的代碼等信息，這些信息可以作為物體的特征數據被傳送到計算機進一步處理。
3UHF讀寫器設計
3.1讀寫器的結構
UHF讀寫器的內部結構如圖2所示。 讀寫器主要由三部分組成：（1）主控部分：本設計中，主控部分選用ARM9單片機；（2）射頻部分：射頻部分又由發射部分和接收部分兩部分組成，其中發射部分由調制器、濾波器和功率放大器組成；接收部分由濾波電路解調器多級運放和整形電路組成；（3）天線。
3.2工作流程
讀寫器的工作過程分發送讀寫命令和接收標簽返回信息兩階段，具體如下：
1 ）發送讀標簽命令的工作流程如下:
（1）計算機發送讀標簽命令給主控制器，主控制器接收到來自計算機的讀標簽信號，啟動讀標簽程序，主控制器內相應的編解碼電路FPGA對讀標簽令進行編碼，FPGA將編碼好的基帶信號送至調制器; （2）調制器將基帶信號與本振信號混合,將混合信號調制到 UHF 頻段；（3）調制后的高頻信號被送至功率放大器進行放大; （4）放大后的信號被送入環形器，環形器再將高頻信號送至天線發射。
2 ）接收標簽返回信息的工作流程如下:
（1）標簽接收到讀寫器發來的信號，獲得能量被激活，開始執行讀寫器命令，并將返回的應答信息以后向散射調制方式送至天線；（2）天線將接收到的信號經環形器送至帶通濾波器濾波；（3）信號經過濾波后被送至解調電路，解調電路將信號進行解調后送至放大電路進行放大；放大后的信號被送至整形電路，形成基帶信號送至編解碼電路解碼；（4）編解碼電路將基帶信號進行解碼并進行CRC校驗,形成標簽信息,傳給 ARM；（5）最后，ARM 將接收的標簽信息按照一定規則傳給計算機進行處理。
3.3主控部分
主控模塊選擇 ARM為控制芯片 , 該模塊的主要功能就是協調系統工作。主要包括控制讀寫器與計算機的數據通訊；在啟動時向 FPGA 傳送配置數據初始化 FGPA；控制鎖相環頻率合成器的輸出頻率使其產生系統所需的頻率；控制發射輸出的功率大??；在讀標過程中向 FPGA 傳送讀標簽命令從而啟動編碼程序和對接收的信號進行解碼；處理標簽信息，實現防沖突功能。
3.4發射部分
發射部分的原理圖如圖3所示。發射部分的工作流程如下:
（1 ）ARM主控制器設定工作頻率，控制頻率合成器產生載波頻率并送至功率分配器；（2） 編解碼電路將標簽命令編碼成基帶信號送至混頻器；（3 ）混頻器將載波信號和基帶信號混合將其調制到所需頻率,調制后的高頻送帶通濾波器濾波,然后送至功率放大器進行放大，功率大器的放大倍數由 ARM 根據需要控制 ;（ 4 ）放大后的信號經環形器送天線發射;
3.5接收部分
同樣，標簽返回讀寫器的信息，也要由相應的接收電路進行接收和處理，接收部分的原理圖如圖4所示。接收部分的工作流程如下:
（1 ）環形器將天線接收到的標簽信號送至帶通濾波器進行濾波，濾波后的信號送至小信號放大器進行放大；（ 2 ）放大后的信號被送至 90°相移功率分配器，90°相移功率分配器將信號分成正交的2 路信號：一路是沒有相移的信號,另一路是相移 90°的信號，這 2 路信號同時送到2 個完全相同的解調電路進行解調；（ 3 ）解調電路解調出相對應的中頻 IF 信號并送入二階LC低通濾波器，濾除殘留的載波；（4）解調濾波后的信號通過差分放大電路，然后被送至電壓比較器；（5） 電壓比較器將放大后完整的解調信號電壓與設定的基準電壓比較，還原成標簽返回信息的基帶信號，經整形后送至編解碼電路解碼處理。
3.6讀寫器軟件設計
系統控制軟件包括對讀寫器的初始化、配置控制器和編解碼電路、設定發射功率、發送尋卡命令、防沖突算法實現、讀卡命令、數據處理、與計算機進行通信等。軟件控制流程如圖 5所示。
4結束語
超高頻讀寫器對系統的要求比較高，它要求數據傳輸和處理速度快 ,選擇ARM9作為主控制器 ,增強了數據的處理速度的同時也適應不斷增加的 RFID標簽和讀寫器之間數據傳遞量。另外，選擇ARM9作為控制器其處理速度快，接口資源豐富 ,可擴展性強，為以后在實際應用中讀寫器的升級擴展打下良好的基礎。經過測試該讀寫器在同類型產品設計中具有一定優勢，各項性能都符合系統設計要求。
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