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1、计算机类学术论文模板下面是由整理的计算机类学术论文模板，谢谢你的阅读。计算机类学术论文模板篇一计算机图像块平坦测度与系数扫描方式选择关键词：图像块 平坦测度 扫描模式H.2631.问题的提出在 众多的图像编码建议中，如H.261/H.263帧内图像编码都需要通过 DCT 变换，将图象从空间的表达式/空间域转化为频谱表达式/频率域。这样变换后，只需要少量的数据点就可以表示图象。并且DCT产生的系数很容易被量化，可获得好的块压缩。在量化后，图像矩阵中的大多数 DCT系数都被截取为零值。在这些图像块的DCT系数的游程编码前，一般都要按一定并且可 选的方式对系数进行重新排列，排列的目的是增加游程编码的

2、效率， 使得尽可能多的零相连。在H.263建议中，在高级帧内编码模式中给出了一些指导性的建 议和扫描的顺序，但是建议本身并不提供如何实际地选择系数扫描模 式。而且是不是只有在高级帧内编码模式中才能应用多种扫描模式， 建议并未指明。本人在实际的视频压缩编码研究和应用中发现，扫描方式的选择 与图像的平坦测度有直接的关系，并且通过平坦测度测定和图像块方 差可以简单地确定系数扫描方式。并且正确选择率较高。同时把这一扫描模式选择推广到任何帧内编码宏块.块的平坦测度块的平坦测度(Flatness measurement)指块的像素 在水平和垂直两个方向上的综合分布特点。假定块的大小为大小。块的平坦测度定义

3、如下：其中和分别是块的垂直和水平平坦测度， a、b是比例因子，它们的作用是调节水平和垂直平坦测度以获得子块 的综合平坦测度。一般，和分别定义如下：其中：和定义如下：其中 FM()为相邻像素 平坦测度函数，定义如下：T是控制阈值，控制阈值的确定由人类视觉 系统对于像素亮度变化的敏感度决定。一般而言，阈值可以由实验的出。对于控制阈值的选择是获得优良编码性能的关键，控制阈值的选 择依赖于图像块本身的起伏特性，图像的起伏特性可以由图像像素的方 差表征。如果图像的像素的方差较大，则阈值也要较大，否则，方差较小， 阈值也小。方差的计算可以由下式完成：其中：在实际计算时可以简化为：得到方差后就可以用实验的方

4、法获得控制阈值 T,本人在实验中得到的 经验公式为：另外控制阈值与量化参数也有一定的关系，直观的分析 表明，控制阈值大，子块的平坦度小，控制阈值小，子块的平坦度大， 因为控制阈值与图像的方差为线性关系。通过对HVS（HumanVisual System羽分析，HVS对平坦区域比对非平坦区域更加敏感，因此如果一个块的平坦测度较大，就要采用精细量化，反之则采用粗糙量化。通过平坦度和控制阈值的关系我们可以调整量化参数，从而有效 地分配码位，达到较好的图像质量。.系数扫描方式的选择策略可以通过测度图像块的平坦测度来决定对于子块的扫描方式。在H.263标准的高级帧内编码方式中有三种扫描方式：ZigZag

5、Scan暂且称之为Z形扫描）、Alternate-Horizontal Scan麻之为轮流水平 扫描）和Alternate-Vertical Scan称之为轮流垂直扫描）。但是我们可以把这种做法推广到一般的编码块中。一般而言，对于原始图像块采用这种扫描选择策略获得的较好的编码性能，而帧差信号的分布随机性较大，一般适合Z形扫描。当然，如果采用也可以在一定程度上提高编码效率。Z形扫描 子块中所有频率分量都比较均匀，这种情况适合Z形扫描。扫描路径见图1。轮流水平扫描如果块中包含较强的水平频率分布，也就是非零DCT系数主要集中垂直方向的低频部分。表现在像素亮度上则是块在垂直方向上较为平坦。扫描路径见图

6、2轮流垂直扫描如果子块中包含较强的垂直频率分布，也就是非零 DCT系数主要集中水平方向的低频部分。表现在像素亮度上则是块在水平方向上较为平坦。扫描路径见图3。具体确定扫描方式的策略如下：1）如果水平平坦测度和垂直平坦 测度之差小于DIST采用ZigZag扫描。否则转2。之所以采取这种方案是因为几乎一半以上的图像块适合ZigZag扫描。2）如果水平平坦测度和垂直平坦测度之差大于等于DIST则选择较小的平坦测度作为扫描的方式。例如，水平测度小于垂直测度，就选择水平扫描方式。DIS饰为测度失真，它表征在平坦度测定过程中可能出现的误差。这里有个问题就是如何确定 DIST DIST一般在通过实验得到，量

7、 化参数和图像方差决定它的取值，其值一般在 5, 9中间取值。通过DIST的选取能明显提高扫描模式的选择的正确率。DIST值取得大，有利于ZigZag扫描的正确选择，而 DIST取值小， 有利于另外两种扫描的正确选择。以上对于DIST的选择是静态的。另外，可以设计一个函数，其中是图像的垂直和水平平坦测度，是图像的方差，Q是图像的量化参数。由于平坦程度的测定比较粗糙，控制阈值的确定也只是从统计意 义上得出，因此通过上述方法得到的扫描模式不可能保证总是效率最 好的编码，有时候会出现相反的情况，但是将上述方法应用于帧内编 码宏块时命中率一般大于 65%。方差的计算量较大，难以在实时应用中使用。但是考

8、虑到原始图像的连续性可以计算宏块的方差，在实际操作 时只抽取部分像素作为样本，从而减少算量。例如可以采用下图的方法在计算图像的方差是可以采取隔行列， 这样获得方差计算量可以减少到1/4,计算出的方差用于四个子块的平 坦度测定。通过对方差以及平坦测度的计算可以明显看出其算法规律性强， 适合于利用MMX技术指令实现，从而大大提高速度。一般将平坦度测定用于帧内编码的图像宏块中，而在帧间编码的 宏块中统一采用ZigZag扫描，因为，帧间编码图像宏块像素分布随机 性大，采用其他两种类型的扫描策略编码效果不明显，并且采用上述 扫描方式选择方法命中率较低，而复杂的选择策略显著影响编码速度。通过对6000帧图

9、像中所有的I宏块进行统计，得到下表方法平均 位数(Bit)单纯Z形扫描18.97平坦测度选择扫描16.63扫描方式对 编码性能的影响4.总结通过平坦测度来选择扫描模式具有简单、有效 和可操作性强的特点，便于在实际应用中采用。基于上述理论开发了基于 WEB的机械产品计算机辅助创新设计系 统。关键词：机械设计;创新设计创新思维；相似性引言机械创新设计是 一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果，但创新学还处于发 展初期，各种不同理论及工具不断涌现，远没有形成普遍可以接受的 统一的理论体系。本文认为，要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获 取适用的知

10、识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计 系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决， 这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识 获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结 形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。基于上述考虑，本文从创新设计思维的研究出发，融合知识获取 方法，研究创新设计理论，进而开发机械产品创新设计系统。1机械创新设计思维规律我们常把思维的过程称为 思路，是因为 可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则：一是

11、最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后，往往首先检索出最佳设计实例, 这样可以最迅速接近目标，然后运用价值工程方法，找出价值较低的 极少数组件作为研究对象，再分析所得对象存在的矛盾，尝试作最小 变动以解决矛盾，如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范 围，最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少，体现了最短路径原则。二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为，联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力，相似性是指事物间的内在联系。要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的，因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性， 以促进机械创新设计。机械设计过程是从功能要求

12、到作用原理，再到物理结构的映射过程1。在CBR系统中，功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引， 因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想，而不同 索引的同类索引的联想可称为横向联想。判断联想是否合理的依据是相似性， 相似性由已有产品实例确定。比如，超声波研磨机产品实例使超声波振动作用原理与研磨功 能要求纵向地产生了内在联系；又如，多种产品实例可满足同一功能要 求，那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。功能要求是联想的起点，经验丰富的设计师通常记忆有大量的设 计实例，因而掌握纵向及横向相似性，所以能迅速地进行横向及纵向的联想，能触类旁通，得出

13、具有相似作用原理及物理结构的实例（简称相似实例）并进行组合优化，最后得到最优解。这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了，基于实例推理不 但能迅速接近最优解，体现最短路径原则；物场分析法（简称TRIZ分析 了上百万设计实例，确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系， 以及不同作用原理或物理载体的可替代关系，使设计师可根据功能要 求找到适当的作用原理及物理载体，体现相似性联想原则。2计算机辅助创新设计系统两项创新设计思维原则充分体现在计 算机辅助创新设计系统的设计中，系统还利用了多种创新设计方法及 人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图 1所示，它包含如下关键技 术：2.1实例检索利用

14、基于实例推理（CBR技术时首先要深入研究它的 优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系统为了达到实用通常建立庞大的实例库，这导致管理困难，系统运行效率低；其次，通过检索得到的只 是一个或很少实例，而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没 有利用，支持创新的力度不够；最后，实例调整严重依赖领域知识，难 度大，所以很多CBR系统简化为实例检索系统2。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的，不同实例所蕴含的 知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例，并利 用遗传算法进行组合优化，实现实例知识的重用。本系统的实例检索功能用商品化 P

15、DM系统IMAN中的产品结构与 配置管理功能及搜索功能来实现，实例的可视化表示与管理依靠IMAN 的产品结构树功能实现。可视化的实例模型表达及矛盾分析概念设计技术的发展方向 为研究一种统一的设计方案表达方法3。文献4对日本学者吉JI弘之提出的 FBS图进行扩充，使用两个框 架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次，并存储功能单元与 结构单元的对应关系，使计算机理解产品的结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观，因此本系统在功 能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图，以语义网络的方式 描述结构及之间的作用关系，使结构与功能处于同一张图中，设计者 可直观地理解产品原理，根据功能

16、关系图并运用价值工程方法分析实 例存在的矛盾。实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾 5。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求，它 有两种表现形式，一是未能实现某些产品功能质量目标；二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想，进而找 出相似实例。基于WEB的创新设计知识库本系统的创新设计知识库包括作 用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后，相应的实例 自动调出。作用原理库与物理结构库的开发借鉴了 TRIZ的成果，再针对机械 领域补充整理出二百四十余种作用原理（其中包括五十余种基本措施）。

17、在每种作用原理下分别存储多种物理结构，形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。创新设计知识库是创新设计系统的核心部件，它是一种WEB文本知识库，文本经过笔者开发的机械知识 XML标记处理，使知识库建立 在国际标准XML文本之上，因此可实现知识资源的异地共享，并且在 此知识库之上可建立基于 WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统， 满足异地协同设计的需要。相似性的量化方法及改进的遗传算法每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的6, 这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的

18、作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。设产品实例集合为C,功能元素集合为F,作用原理或物理结构元素集合为Go分别记为：C=Ci|i=1,2,n; F=Fj|j=1,2,m; G=Gk|k=1,2,q实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gko设元素 Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj。又设G空间中有元素Gk和Gm。