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1、一种基于模糊控制技术的数字化电视方案1 模糊控制技术1965年美国计算机专家查德创立了模糊集合论1，将模糊集合理论应用于工程实际，产生了模糊控制技术。模糊控制技术是以模糊数学为理论基础的一门新兴技术。模糊数学是描述模糊现象和处理模糊信息的数学方法2，它把模糊信息原来“是”或“非”的不确定性，转换为“一定程度”的“是”或“非”的确定性，例如：“高与矮”、“厚与薄”、“冷与热”、“年轻与不年轻”，这些非量化的模糊信息，在模糊数学中用一个叫隶属度的基本要领来表述。对不同高矮、厚薄、冷热及年轻的“程度”，给出不同的隶属值，这样便可用定量的数学方法来表述和处理模糊信息。模糊控制是应用模糊集合论的一种控制
2、理论。模糊控制技术现在已经被普遍应用于各个领域。模糊控制技术，是一种能够在容许定义的二值之间的模糊地带，有选择地正确执行某一指令的技术，又称模糊逻辑，它是智能控制的一个分支，它把人脑处理模糊概念的思维特点用数学方式表达出来，通过计算机去处理这些模糊数据，即给予量化。模糊控制技术是目前世界高新技术之一，它的突出优点就是能较好地仿效和描述人的思维方式，总结和反映人的经验，对复杂事物和系统可进行模糊度量、模糊识别、模糊推理、模糊控制和模糊决策。目前有进一步与人工智能和神经网络相互结合的发展趋势。随着人类社会的发展，人类面临的问题日益复杂，常规的自动控制要求数据高度精确，一旦出错有可能导致整个系统失灵
3、。而采用模糊逻辑控制，一处出错即加以纠正，不会拖累全局，故系统稳定、容错性好。微处理器在采用模糊逻辑之后，其控制能力更接近人类的思维方式。在一些复杂系统，特别是系统存在定性的、不精确和不确定信息的情况下，模糊逻辑控制的效果优于常规的控制。图1模糊逻辑控制器的基本结构模糊控制是通过模仿人的思维方式来表示和分析不确定，不精确信息的方法，是一种精确解决不确定不精确信息的方法。模糊逻辑控制工作过程分为四个阶段1,如图1所示。（1）模糊化输入/输出变量按各种分类被安排成不同的隶属值。（2）知识库模糊控制是基于规则的控制，规则起关键作用。它是模糊控制器的核心。控制的优劣直接决定了整个系统的控制精度。控制规
4、则的完整与合乎现实是构成模糊控制器知识库的最终目标。模糊控制器的知识库主要由控制规则构成。模糊规则的形成，是把有经验的操作人员或专家的控制知识和经验，制定成若干个模糊控制规则，并加以形式化数字处理以后存入电脑。根据模糊集合和模糊关系理论，对不同类型的模糊规则，可以采用不同的模糊推理方法。模糊规则的形成依靠人的直觉和经验，没有成熟固定的设计过程和方法。（3）模糊推理输入变量被加到一个“ifthen”的控制规则的集合中，按各种控制规则进行推理，将结果合成在一起，产生一个“模糊推理输出”集合。（4）去模糊化对模糊推理输出进行解模糊判决，即在一个输出范围内找到一个被认为最具有代表性的，可直接驱动控制装
5、置的，确切输出控制值。模糊控制技术已渗透到经济社会和科学技术的各个领域，引起国际科技界、工程界和企业界广泛的重视,也是目前高新技术领域研究和应用的热点。模糊技术在电子工业，特别是模糊洗衣机、模糊空调器、模糊微波炉、模糊冰箱等家电产品中得到了广泛的应用，并已成熟起来3，从而打破了精确逻辑一统天下的历史。但它在数字化电视机中的应用还处于发展阶段。 2 数字化电视原理所谓数字化电视机是将天线接收到的电视信号，通过调谐器选台变频和图像、伴音中频放大以后，再分别解调取出调制在载波上的全电视信号和音频信号，然后再对全电视信号和伴音信号进行数字化处理，提高显示的图像质量。因此，数字化彩色电视机仍属于模拟电视
6、接收机范畴，并不是真正的数字电视机。数字电视指的是从电视节目的采集、制作和编辑到信号的发射、传输和最终接收的全过程、全系统都是数字化的电视系统4。数字化电视是从模拟电视至数字电视的一种过渡性产品。数字化彩色电视接收机结构如图2所示，其中，虚线框内的视频信号的处理是用数字电路完成的。图2数字化彩色电视接收机信号经模拟电路变换到图像中频，放大检波后，一路全电视信号送给亮度、色度信号和同步分离电路的数字处理电路；另一路中的伴音中频送入模拟伴音中频放大，模拟鉴频为音频基带信号，再送入数字化的伴音信号处理电路。数字化电视与模拟电视二者共同之处在于电视的图像、伴音传输信号仍为模拟信号，它们的最大区别是信号
7、处理方法不同,如图3所示。图3电视接收机信号处理流程3 基于模糊控制技术的数字化电视方案在收看电视节目时，如果观看距离远，且房间明亮，应强调图像轮廓的亮度；如果观看距离近，且房间较暗，应强调图像细节的表现力。于是人们希望在房间亮度和观看距离等客观条件变化时，能够通过对亮度和对比度的控制来实现图像层次感的控制，并通过改变清晰度来控制图像的立体感。在大量实践中，人们确认这样一种电视图像能够使观众较长时间观看而不产生视觉疲劳，同时又有合适的对比度感。然而这其中的“亮暗”、“远近”，以及“层次对比”等却是一个十分模糊的概念，什么样算亮、暗，什么样算远、近的模糊性质，是以往的精确控制无能为力的，对此，模
8、糊控制技术却可令人满意。模糊控制技术运用在彩色电视机中的中央处理器时，便会建立I2C总线控制，使电视机智能化。目前彩色电视机的电脑模糊控制器已经产生。采用模糊控制的彩色电视机，国外品牌有日本三洋C29ZS101型以及日本松下大屏幕新画王系列，它们都设计了一种人工智能电路。它所采用的模糊AI技术主要包括动态清晰度、动态降噪、动态彩色噪声控制、动态彩色、动态图像的模糊图像控制等6部分内容。1995年8月，由我国航天总公司二院和北京牡丹电子集团公司协作研制的大屏幕模糊控制彩电样机通过技术鉴定。广东茂名地区的高州模糊控制技术集团公司开发并生产了FC-1D型彩色电视电脑模糊控制器5。在我国模糊控制技术应
9、用于数字化电视的技术正处于发展阶段。在对模糊控制技术和数字化电视研究的基础上，现提出一种基于模糊控制技术的数字化电视方案。图4模糊电视机模糊控制过程模糊电视机由电视机、传感器、电脑三个基本部分组成。传感器的作用相当于人的感觉器官，用来采集各种信息，并将这些信息转换成电信号输入电脑。这里的电脑实际上是设计人员特制的一快芯片，里面存有根据传感器输出的电信号将影响平板画质的亮度、色度、对比度、清晰度、色温等进行的数字分析的情况编辑地一套控制规则。当电脑接收到传感器传来的有关模糊信息后，形成模糊量指令，在运用模糊控制规则做出模糊决策，并向电视发出执行控制的信息，最后完成整个智能化调节过程。图5 基于模
10、糊控制技术的数字化电视方案基于模糊控制器的数字化电视方案如图5所示，光电传感器的作用是测量环境亮度并将其转化成电信号。超声波传感器的作用是测距，判断手持遥控器的人与电视机的距离，并将采来信息转化成电信号。传感器采样信息输入CPU，CPU的核心是模糊控制器，它是一种以模糊逻辑算法、模糊识别和模糊判决为核心的智能化系统。它通过硬件电路把环境参量采集下来，经软件和硬件系统快速处理后，对彩电图像的亮度、对比度和音量进行自动调整，使观众获得最佳视听效果和节能效果。4 结束语当前，模糊控制技术还处在发展阶段，有待进一步完善。但可以相信，它是一项新兴的高新技术，有着诱人的发展前景和广阔的应用天地。事实表明，
11、未来的数字电视，必须建立在高度发展的数字编码压缩、模糊逻辑控制、卫星有线以及计算机网络传输等高新技术的系统工程上，这是一场技术革命。模糊控制的数字电视的推广应用是新型彩电更新换代的标志。参考文献：1杨辉，王金章.模糊控制技术及其应用M.南昌：江西科学技术出版社，1997.102-167.2杨伦标，高英议.模糊数学原理及应用M.广州：华南理工大学出版社，1995.276-313.3余永权.模糊控制技术与模糊家用电器M.北京：北京航空航天大学出版社，2000.1-3.4裴昌幸，刘乃安，杜武林.电视原理与现代电视系统M.西安：西安电子科技大学出版社，1996.5.5杨延宁，苏芳珍，刘雅君.数字化电视
12、中的模糊技术J.西部广播电视，2003(1):6. A method about digital television based on fuzzy control technologyWANG Xiang-yan（College of physics and Electronic information, Yanan University , Yanan 716000,China）Abstract: The paper Introduces a fuzzy control technology and digital television theory, and puts forward to a method about digital television based on fuzzy control.Key words: fuzzy control technology; anogoly; digital; method- 1 -
