大學計算機基礎總結論文參考
世界上第一臺電子計算機ENIAC誕生于——1946年,最先實現存儲程序的計算機是EDSAC。下面是學習啦小編給大家推薦的大學計算機基礎總結論文參考,希望大家喜歡!
大學計算機基礎總結論文參考篇一
《探析計算機圖像處理在全息學中的應用》
關鍵字:計算機圖像處理技術;數字全息
摘要:全息技術是物理學中的重大發(fā)現,近年來在各個行業(yè)得到廣泛的應用。作為全息技術中的兩個重要部分——CCD和計算機圖像處理技術,在推動數字全息新一輪發(fā)展中起到至關重要的作用。本文將著重從計算機應用方面闡述圖像處理技術在全息中的應用。
全息技術是物理學中一重要發(fā)現,越來越多的應用于各個行業(yè)。伴隨著CCD技術和計算機技術的發(fā)展,全息技術也得到一次質的飛躍,從傳統(tǒng)光學全息到數字全息。傳統(tǒng)光學全息將物光和參考光干涉得到全息照片來記錄光的振幅和相位信息,而數字全息則用CCD記錄物光和參考光的干涉,形成數字全息圖,再通過計算機圖像處理技術處理全息圖。因此,影響數字全息技術發(fā)展有兩個重要方面:CCD技術和計算機圖像處理技術。
1.圖像處理技術。圖像是現代社會人們獲取信息的一個主要手段。人們用各種觀測系統(tǒng)以不同的形式和手段獲得圖像,以拓展其認識的范圍。圖像以各種形式出現,可視的、不可視的,抽象的、實際的,計算機可以處理的和不適合計算機處理的。但究其本質來說,圖像主要分為兩大類:一類是模擬圖像,包括光學圖像、照相圖像、電視圖像等。它的處理速度快,但精度和靈活性差。另一類是數字圖像。它是將連續(xù)的模擬圖像離散化后處理變成為計算機能夠辨識的點陣圖像。從數字上看,數字圖像就是被量化的二維采樣數組。它是計算機技術發(fā)展的產物,具有精度高、處理方便和重復性好等特點。
圖像處理就是將圖像轉化為一個數字矩陣存放在計算機中,并采用一定的算法對其進行處理。圖像處理的基礎是數學,最主要任務就是各種算法的設計和實現。目前,圖像處理技術已經在很多方面有著廣泛的應用。如通訊技術、遙感技術、生物醫(yī)學、工業(yè)生產、計算機科學等等。根據應用領域的不同要求,可以將圖像處理技術劃分為許多分支,其中比較重要的分支有:①圖像數字化:通過采樣和量化將模擬圖像變成便于計算機處理的數字形式。③圖像的增強和復原:主要目的是增強圖像中的有用信息,削弱干擾和噪聲,使圖像清晰或將轉化為更適合分析的形式。③圖像編碼:在滿足一定的保真條件下,對圖像進行編碼處理,達到壓縮圖像信息量,簡化圖像的目的。以便于存儲和傳輸。④圖像重建:主要是利用采集的數據來重建出圖像。圖像重建的主要算法有代數法、傅立葉反投影法和使用廣泛的卷積反投影法等。⑤模式識別:識別是圖像處理的主要目的。如:指紋鑒別、人臉識別等是模式識別的內容。當今的模式識別方法通常有三種:統(tǒng)計識別法、句法結構模式識別法和模糊識別法。⑥計算機圖形學:用計算機將實際上不存在的,只是概念上所表示的物體進行圖像處理和顯現出來。
2.計算機圖像處理技術在全息學中的應用。圖像處理技術在全息中的應用主要表現在:一是計算全息,基于計算機圖形學將計算機技術與光全息技術結合起來,通過計算機模擬、計算、處理,制作出全息圖。因此它可以記錄物理上不存在的實物。二是利用圖像的增強和復原,圖像編碼技術等對數字全息圖像質進行提高以及實現的各種算法。它的應用大致可以分為兩大類,即空域法和頻域法:①空域法:這種方法是把圖像看作是平面中各個像素組成的集合,然后直接對這一二維函數進行相應的處理??沼蛱幚矸ㄖ饕邢旅鎯纱箢?一是領域處理法。其中包括梯度運算(Gradient Algorithm),拉普拉斯算子運算(Laplacian Operator),平滑算子運算(Smoothing Operator)和卷積運算(Convolution Algorithm)。二是點處理法。包括灰度處理(grey processing),面積、周長、體積、重心運算等等。②頻域法:數字圖像處理的頻域處理方法是首先對圖像進行正交變換,得到變換頻域系列陣列,然后再施行各種處理,處理后再反變換到空間域,得到處理結果。這類處包括:濾波、數據壓縮、特征提取等處理。
3.模擬實驗。本文運用matlab軟件,利用圖像處理技術,編寫了程序,以模擬計算全息和實現全息圖像的濾波。
本文將運用matlab程序設計語言實現計算全息的制作、再現過程。標有“涉”一字,圖像尺寸為1024像素×1024像素;。模擬實驗中用到的參數為:激光模擬了氦氖激光器,波長為638.2nm;再現距離為40cm;因為原始物圖的尺寸用像素為單位表示,所以像素分辨率為1。
從模擬實驗中可以看出,數字全息的處理過程其實就是計算機圖像處理在全息技術的應用過程。利用計算機圖像處理技術對全息圖進行了記錄,將物光和參考光干涉得到了全息圖。并利用圖像的增強和復原對圖像進行了處理,以消除噪聲,得到更好的全息再現象。
參考文獻:
[1]周燦林,亢一瀾.數字全息干涉法用于變形測量.光子學報,2004,13(2):171-173。
[2]劉誠,李銀柱,李良鈺等.數字全息測量技術中消除零級衍射像的方法[J].中國激光,2001,A28(11):1024-1026。
[3]戴福隆等.現代光測力學.科學出版社,1990。
[4]劉誠,劉志剛,程笑天等.數字濾波法再現電子全息圖[J].光學學報,2003,23(2):150-154.轉。
大學計算機基礎總結論文參考篇二
《流媒體QoS控制研究及實現》
摘要:本文針對目前流媒體技術的現狀,對提高流媒體服務質量的兩種方案作了簡單的介紹,并作了進一步的分析與探討,最后筆者結合自身實際工作中的一個項目,介紹了對于改善流媒體QoS控制的策略。
關鍵字:流媒體;QoS;傳輸質量
1 引言
隨著網絡的發(fā)展和人們需求的增加,單純依靠傳統(tǒng)“盡力而為”(best-effort)的網絡服務越來越不能滿足部分新興業(yè)務,如:VOD、遠程教育、視頻會議、實時監(jiān)控等實時性較高的需求,而流媒體傳輸采用流式技術,通過改變傳統(tǒng)傳輸需要將整個文件完全下載完畢后才能進行觀看等不足,只需在啟動時花費幾秒或幾十秒的等待時間,以后即可進行連續(xù)觀看,并在前臺進行播放的同時,后臺繼續(xù)將文件剩余部分從服務器上源源不斷地下載到本地,保證了本地觀看的連續(xù)性。所謂流媒體是指將現場采集的音視頻或已錄制好的音視頻數據編碼后通過網絡實時地發(fā)送、傳輸、接收、解碼并播放的過程(其系統(tǒng)傳輸框架如圖1所示)。其基本流程是:通過將原始視音頻文件或現場采集的實時音視頻編碼成適合網絡傳輸的流格式,儲存在流媒體服務器上,等待客戶的請示,或直接由流媒體服務器進行現場直播。當流媒體數據通過傳輸協(xié)議傳輸到客戶端后進行解碼并播放。目前流媒體技術已廣泛應用于新聞發(fā)布、在線直播、網絡廣告、信息插播、互動游戲、視頻點播、遠程教育、網絡電視、實時視頻會議等領域。
按照傳統(tǒng)的先進先出(FIFO)的網絡傳輸方式,所有的數據流都按照相同的服務等級來對待,一旦網絡出現擁塞,這對實時性要求較高的流媒體傳輸來說,顯然不能保證流媒體傳輸的質量,也不能較好地滿足用戶的要求。為了改變這一現狀,目前主要有兩種方案用于提高流媒體QoS(Quality of Service)控制:①改造現有網絡,使其保證流媒體傳輸質量,如IntServ、DiffServ模型等,這一方式以目前網絡的規(guī)模以及改造所需的成本來看,至少對現在來說是不現實的。②在現有網絡的基礎上,通過對端系統(tǒng)的傳輸控制來最大限度地提高流媒體傳輸質量,這種方式不僅對現有網絡進行了改造,而且對下一代網絡(NGN)的發(fā)展也具有重要的意義。本文主要針對第二種方案來研究流媒體QoS控制。
2 改善流媒體傳輸質量
2.1 影響流媒體傳輸質量的因素
影響流媒體傳輸質量的因素主要包含以下幾個:
端到端的延遲:包括傳輸時延、傳播時延、排隊時延。它是影響流媒體質量最重要的因素之一。必須根據網絡的負載情況,控制在一個合理的范圍之內。
時延抖動:是兩個相鄰分組的數據在網絡傳輸過程中由于經過不同的網絡延遲產生的。由于網絡傳輸的不確定性,時延抖動是沒法避免的,解決的方法通常是在接收端設置緩沖區(qū),在數據流到達后,并不立即播放,而是保存在緩沖區(qū),等到規(guī)定播放時間到來才進行播放。
丟包率:是指網絡擁塞時,數據流沒有及時到達接收端。這時丟失的數據包將直接影響到接收播放的質量,一般情況下,丟包率不得超過1%。
數據包的失序:每個數據幀都有一個序列號,以標記在流中正確的序號。在網絡傳輸過程中,由于數據包經過不同的線路或丟包等原因,致使數據的順序發(fā)生變化。解決的方法也是在接收端設置緩沖區(qū),將接收到的數據進行重新組合,恢復原來的順序。
2.2 改善流媒體傳輸質量的途徑
改善流媒體傳輸質量的關鍵就是要使系統(tǒng)保證有較好的QoS。因此,提高流媒體質量可以從提高流媒體QoS控制上考慮。根據功能的不同,提高流媒體QoS控制大體上可以從擁塞控制、錯誤控制和緩存機制幾個方面入手。
(1)擁塞控制:主要是通過某種速度控制機制,在網絡擁塞時,降低數據傳輸時延和丟包率。目前主要有速率控制和速率整形兩種方式。
基于速率控制機制主要包括基于源碼率的、基于接收者碼率的以及混合碼率控制。基于源碼率的控制機制主要是通過收集視頻傳輸反饋信息,動態(tài)改變數據流的發(fā)送速率?;诮邮照叽a率的控制機制主要是通過接收到的數據流的情況,向應用層反映相應的統(tǒng)計信息,動態(tài)改變接收信道和播放效果?;旌洗a率控制結合二者的特點,動態(tài)改變數據流的發(fā)送速率及數據接收信道,再達到最佳播放效果。
基于速率整形機制主要是將碼流壓縮以適應網絡帶寬的要求。目前主要有編解碼濾波器、棄幀濾波器、棄層濾波器、頻率濾波器和再量化濾波器等幾種方式。
(2)錯誤控制:如前面所述,丟包、延時等問題在網絡傳輸過程中是無法避免的,那么在這種已發(fā)生的情況下,如何更好地、更高質量地來控制錯誤,保證音視頻文件的順序播放?錯誤控制,其主要解決在丟包、延時等情況下,對流媒體數據的糾錯,達到最佳播放效果。錯誤控制機制包括向前糾錯機制、重發(fā)機制、錯誤恢復編碼機制和錯誤隱藏機制。具體請參考文獻[2]。
(3)緩存機制:主要有在服務器端設置緩存和在客戶端設置緩存兩種方式。在服務器端設置緩存,可以在整個網絡對所有客戶端的請求作優(yōu)化處理,是一種調度策略,可以使服務器處理能力達到最佳。在客戶端設置緩存,能夠消除由于網絡傳輸帶來的延時抖動、數據包的失序等因素,保證播放的質量。
3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)中QoS控制的實現
以筆者工作中的一個項目為例,該項目為重慶某集團重大危險源監(jiān)控系統(tǒng)的第二代產品,系統(tǒng)集現場視頻采集、儲存、網絡傳輸、視頻檢索、遠程控制、數據分析、預案啟動、應急指揮于一體,實現對重大危險源的“三級監(jiān)控”(即現場監(jiān)控、企業(yè)監(jiān)控和集團監(jiān)控),形成了一個完整的系統(tǒng)的重大危險源監(jiān)控和事故應急處置的綜合信息平臺和高效可靠的監(jiān)控指揮系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,我們基于現有網絡,通過控制端系統(tǒng),盡可能是提高系統(tǒng)的QoS控制。
該系統(tǒng)是基于RTCP(RTP Control Protocol)/均數RTP (Real-time Transport Protocol)協(xié)議組,分別是建立在UDP基礎上的。它的工作流程大致如下:
首先客戶端通過RTCP協(xié)議向服務器端發(fā)起音視頻播放請求,并建立客戶緩沖區(qū),服務器端在收到客戶端發(fā)來的請求后,對現場采集的音視頻或檢索存儲在服務器中的音視頻文件,按照QoS模塊中協(xié)商的相關參數進行壓縮,或者按照傳輸過程中的反饋信息進行速率整形,以適合網絡傳輸,并將壓縮好的RTP數據包傳輸到客戶端,客戶端先以緩存接收,待重新組合后,按照播放順序進行播放。此系統(tǒng)在提高流媒體QoS控制上有以下三個特點:
1)QoS控制協(xié)商
在系統(tǒng)中,建立QoS控制協(xié)商模塊,可以按照客戶端的需求,對音視頻監(jiān)控的每一個通道的參數進行協(xié)商,根據協(xié)調的結果,對傳輸的碼流進行及時調整。QoS采用TCP連接的方式,確保連接的質量,利用多線程編程處理,確保在進行QoS參數協(xié)調時不阻塞主線程,影響播放。
服務器端通過函數S_CREATE創(chuàng)建一個線程,并調用函數S_LISTEN進行端口監(jiān)聽,當客戶端有協(xié)調請求時,通過函數C_CREATE建立一子線程,并調用C_CONNECT函數與服務器端進行連接,連接成功后,服務器端調用S_SEND函數將當前QoS參數發(fā)送到客戶端,客戶端對此參數進行協(xié)調、調整,等滿足客戶端需求后,調用C_SEND函數將QoS參數返還至服務器端,服務器端收到該返還參數后,將新的QoS參數反映到音視頻壓縮、編碼模塊,由此實現協(xié)商功能。
2)動態(tài)數據流速率整形
由于網絡傳輸的不確定性,在傳輸過程中,根據RTCP控制反饋信息,對速率作出及時調整使數據流速率適應網絡要求:一是采用改變量化系數策略。當碼率太高時,加大量化系數;當碼率太低時,減少量化系數;在碼率合適的情況下,保持當前量化系數。二是采用丟幀濾波策略。當網絡出現擁塞時,按照音視頻幀結構中B幀、P幀、I幀的作用不同,首先是丟棄B幀,其次是P幀,最后是I幀。
3)錯誤控制機制
采用在客戶端增加緩存機制,將接收到的數據包進行重組,最大限度地消除由于網絡傳輸造成的時延抖動、包失序等原因帶來的畫面質量下降。在播放的過程中,可以按照要求通過改變緩沖區(qū)的大小來減少緩存上溢等情況來增加播放質量。同時在客戶端的播放畫面中增加錯誤隱藏機制,盡量使畫面播放流暢。
4 結束語
本文通過對目前流媒體技術現狀的分析,指出提高流媒體服務的關鍵因素是提高流媒體的QoS控制,并在此基礎上對提高QoS控制作了進一步的介紹,最后將上述提高QoS控制的技術運用于實際,實際工作效果顯示,系統(tǒng)能夠較好地滿足用戶要求。
參考文獻
[1]龐萍,田雋,張劍英. 流媒體的擁塞控制技術研究綜述[J]. 電腦知識與技術,2007,(5)
[2]董科軍,閻保平. 流媒體傳輸的質量控制技術研究[J]. 微電子學與計算機,2003,(5)
[3]任斌. 影響流媒體數據傳輸質量的因素與解決途徑[J]. 電腦知識與技術,2006,(36)
[4]杜昱. 關于QoS視頻傳輸系統(tǒng)中QoS協(xié)商模塊的設計[J]. 計算機系統(tǒng)應用,2007,(3)