Библиотечный каталог авторефератов Украины

У додатках наведено програми моделювання запропонованих алгоритмів, приклади зображень  після кодування, отримані графічні залежності.

Висновки

У результаті виконання дисертаційної роботи розроблено і досліджено  методи, програмні й апаратні засоби ущільнення зображень на основі двовимірних карт Кохонена, що самоорганізуються.

Основні наукові результати роботи такі:

1. Запропоновано метод ущільнення зображень на основі нейроних мереж типу двовимірна карта Кохонена, який відрізняється високим рівнем адаптації завдяки введенню додаткового етапу навчання, що забезпечує збільшення коефіцієнта ущільнення і високу якість відновленого після кодування зображення.
2. Запропоновано модифікований метод ущільнення зображень, що базується на покомпонентному кодуванні, відмінністю якого є векторне квантування компонент зображення з урахуванням особливостей зорового сприйняття кожної компоненти, що підвищує якість відновленого після кодування зображення.
3. Уперше запропоновано і реалізовано метод обробки і сортування чисел для нейроних мереж ущільнення зображень, відмінністю якого є використання парного обміну, що підвищує швидкість обробки і сортування масивів даних.
4. Одержав подальший розвиток метод порівняння чисел для реалізації основної операції формального нейрона, характерною рисою, якого є представлення чисел логіко-часовими кодами, що значно спрощує технічну реалізацію нейронних обчислювальних мереж.

Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному:

1. Виконано розрахунок коефіцієнтів нерекурсивних фільтрів, що дозволяють формувати частотні компоненти зображення, і можуть знайти застосування при реалізації інших алгоритмів кодування зображень.
2. Дослідження, виконані в дисертації, дозволили розробити програмне забезпечення для виконання ущільнення зображень на основі  двовимірних карт Кохонена  з використанням середовища Delphi.
3. Запропоновано оптоелектронний пристрій порівняння чисел для реалізації основної операції формального нейрона, що характеризується низькими апаратурними витратами, за рахунок введення оптоелектронних квантуючих модулів з розширеними функціональними можливостями в кожну розрядну комірку.
4. Розроблені оптоелектронні елементи можуть знайти застосування не тільки в системах ущільнення зображень, але і при розв’язанні інших задач на основі нейронних мереж, таких, як розпізнавання образів, голосів, відбитків пальців, штрихових кодів; перевірка вірогідності підписів; обробка звукових сигналів (поділ, ідентифікація, локалізація); автоматичне пілотування; адаптивна робототехніка.

Отримані в роботі результати дозволяють вирішити важливу наукову задачу збільшення коефіцієнта ущільнення зображень, представлених у цифровій формі, за рахунок застосування нейронних мереж типу  двовимірна карта Кохонена.

Достовірність представлених результатів забезпечується коректністю і строгістю постановки задачі, математичних перетвореннях, що базуються на основних положеннях теорії цифрової обробки сигналів, теорії функцій нейронної логіки, а також результатами експериментальних досліджень і комп’ютерного моделювання.

Запропоновані в роботі оптоэлектронні нейронні елементи на основі біспін-приладів можуть стати основою при технічній реалізації нейронних мереж для ущільнення зображень, оскільки вони характеризуються відносною простотою, що дуже важливо при побудові мереж з великою інформаційною ємністю.

Результати роботи можуть бути використані як у подальших дослідженнях ущільнення зображень на основі нейронных мереж, так і при створенні промислових програмних і технічних засобів ущільнення зображень, оскільки вже досягнуті коефіцієнти ущільнення складають 10-30 для більшості зображень і не уступають, а навіть перевершують такий відомий стандарт ущільнення зображень як JPEG.

СПИСОК опублікованних праць за темою дисертації

1. Колесницький О.К., Василецький С.А., Шаді М. Хіллєс. Експериментальні дослідження оптоелектронних нейронних елементів на біспін-приладі // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2003. – № 4. – С. 24-31.
2. Колесницький О.К., Василецький С.А., Хиллес Шади Мазин. Математическое моделирование оптоэлектронного частотно-динамического нейронного элемента // Тези доповідей сьомої міжнародної науково-технічної конференції “Контроль і управління в складних системах”. (КУСС – 2003). - Вінниця: УНІВЕРСУМ - Вінниця.- 2003. – С.  71.
3. Колесницький О.К., Василецький С.А.,  Ш. М. Хиллес. Математическое и компьютерное моделирование оптоэлектронного частотно-динамического нейронного элемента // Матеріали сьомої міжнародної науково-технічної конференції “Контроль і управління в складних системах”. (КУСС – 2003). - Вінниця: УНІВЕРСУМ - Вінниця. - 2003. –  С. 53-56.
4. Кожем'яко В.П, Майданюк В.П., Теренчук А.Т., Хіллес Шаді Мазін. Адаптивний до контурів двовимірний аналіз і синтез // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. – 2002. - № 2 (4). – С. 44-49.
5. Патент України № 66625 А, МКІ G06F7/556. Оптоелектронний пристрій віднімання десяткових чисел/ Мартинюк Т.Б., Власійчук В.В., Беспалов Д.С., Хіллес  Шаді ; заявлено 11.08. 2003, опубліковано 17.05.2004. Бюл. № 5. – 7 c.
6. Кожем’яко В.П., Майданюк В.П., Хіллес Шаді Мазін. Ущільнення зображень за допомогою нейронних мереж // Прикладна серія: Збірник наукових праць. Наука і молодь. -  К.: НАУ. - 2004. – С. 71-74.
7. Хиллес Шади Мазин. Покомпонентное кодирование и нейронные сети // Матеріали IV Міжнародної наукової конференції студентів та молодих учених. ПОЛІТ. – К.: НАУ. - 2004. – С. 39.
8. Майданюк В.П., Хіллес Шаді Мазін. Формування компонент зображення при адаптивному до контурів двовимірному аналізі і синтезі //Матеріали VII Міжнародної науково-практичної конференції “Наука і освіта” - дніпропетровськ: Наука і освіта.-2004. – Т. 63. - C. 48-51.
9. Сачанюк Н.В., Асмолова О.В., Хілесь Шади Мазін. доцільність використання нейронних мереж для реалізації KVP перетворень // Збірник тез доповідей другої міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Оптоелектронні інформаційно-енергетичні технології –2002”. – Вінниця: УНІВЕРСУМ - Вінниця. - 2002. -  С. 24.
10. Колесницький О.К., Василецкий С.А. , Хиллес Шади Мазин. Оптоэлектронный частотно-динамический нейронный элемент для импульсных нейронных сетей // Збірник матеріалів конференції “Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах“. – Хмельницький: ПП Ковальський. - 2003. – №10. - С. 29.
11. Мартынюк Т.Б., Аль-Хияри М.М., Майданюк В.П., Хилесь Ш.М. Ассоциативный процессор для сортировки массива данных // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2004. - № 1. – С. 107-109.
12. Майданюк В., Хиллес Шади Мазин Векторное квантование изображений с помощью карты Кохонена // Збірник  матеріалів четвертої міжнародної конференції „Інтернет-Освіта-Наука-2004”.– Вінниця: Універсум-Вінниця. - 2004. – Т. 2. - С. 631-634.
13. Колесницький О.К., Василецький С.А., Шаді М. Хіллєс. Ефективність імпульсних нейронних елементів // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. – 2004. - № 1 (7). – С. 43-48.
14. Майданюк В.П., Хіллес Шаді Мазін, Мельник С.В. Кодування зображень з використанням SOFM // Інформаційні технології та комп’ютерна інженерія. – 2005. – № 1. – С. 49-52.
15. Майданюк В.П., Хилесь Шади Мазин, Янощук В. Сжатие изображений на основе нейронных сетей // Збірник тез доповідей третьої міжнародної конференції "Оптоелектронні інформаційні технології "Фотонікс ОДС-  2005". – Вінниця: “УНІВЕРСУМ-Вінниця”. - 2005. - С. 57.

анотація

Шаді М С Хіллес. Нейроподобні методи і засоби ущільнення зображень в комп’ютерних мережах. – Рукопис.

       Дисертація на здобуття наукового ступеня кандита технічних наук за спеціальністю 05.13.13 – обчислювальні машини, системи і мережі. Вінницький національний технічний університет, Вінниця, 2006.

       У роботі розглянуто питання кодування (ущільнення) фотореалістичних зображень представлених в цифровій формі. Запропоновано та досліджено методи кодування зображень з використанням  нейронних мереж типу двовимірна карта Кохонена, які відрізняються високим рівнем адаптації завдяки введенню додаткового етапу навчання, що забезпечує збільшення коефіцієнта ущільнення і високу якість відновленого після кодування зображення. Запропоновано модифікований метод ущільнення зображень, що базується на покомпонентному кодуванні, відмінністю якого є векторне квантування компонентів зображення з урахуванням особливостей зорового сприйняття кожної компоненти, що підвищує якість відновленого після кодування зображення при малих розмірах карти Кохонена. Дослідження, виконані в дисертації, дозволили розробити програмне забезпечення для виконання ущільнення зображень на основі  двовимірних карт Кохонена  з використанням середовища Delphi. На прикладі розробки окремих елементів і пристроїв показана можливість апаратурної реалізації запропонованих підходів на основі оптоелектронної елементної бази. Зокрема, запропоновано і реалізовано метод обробки і сортування чисел для нейронних мереж ущільнення зображень, відмінністю якого є використання парного обміну, що підвищує швидкість обробки і сортування масивів даних, а також одержав подальший розвиток метод порівняння чисел для реалізації основної операції формального нейрона, характерною рисою якого є представлення чисел логіко-часовими кодами, що значно спрощує технічну реалізацію нейронних обчислювальних мереж.

       Ключові слова: зображення, цифрова обробка, кодування, ущільнення, нейронна мережа, квантування, карта Кохонена, оптоелектронні нейронні елементи, логіко-часові коди, КVP-перетворення.

Abstract

Shadi M S hilles. Neuro-like method and means of images multiplication in computer network. A manuscript.

Dissertation for the degree of candied of science (Engineering) in specialty 05.13.13 – computer devices systems and networks. - Vinnytsia National Technical University, Vinnytsia - 2006.

The dissertation considers the problem of coding (multiplexing) of photo realistic images, presented in digital form. Methods of image coding using neural networks of 2D Kohonen chart type have been suggested and investigated. These methods are characterized by high level of adaptation due to introduction of educational learning stage, that provides the increase of multiplication ratio and high quality of image restarted after coding. Modified method of image multiplexing based on by-component coding has been suggested characteristic feature of the given method is vector digitizing of image components, taking into account the peculiarities of visual perception of each component, that improves image after quality of restarted image after the coding at small dimensions of Kohonen chart. Research, carried out in the dissertation enabled for performing of image multiplexing based on 2D Kohonen charts in Delphi environment on the example of development of some elements and devices the possibility of hardware realization of suggested approaches on opt electronic element base has been shawn.

In particular, method of processing and sorting of numbers for neural networks for image multiplexing has been realized.

The characteristic feature of the method is application of pair exchange, that increases processing speed and sorting of data arrays. Method of numbers comparison intended for realization of basic operation of formal neuron has been developed. Its feature is representation of numbers by means of logic-temporal cods. That considerably simplifies technical implementation of neural computing networks.

Key words:

Image, digital processing, coding, multiplexing, neural networks, digitizing, Kohonen chart, optoelectronic neural elements, logical-temporal cods, KVP-conversion.

АННОТАЦИЯ

Шади М С Хиллес. Нейроподобные методы и средства сжатия изображений в компьютерных сетях. – Рукопись.

       Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.13 – Вычислительные машины, системы и сети. Винницкий национальный технический университет, Винница - 2006.

В работе рассмотрены вопросы кодирования (сжатия) фотореалистических изображений представленных в цифровой форме. Предложены и исследованы методы кодирования изображений с использованием  нейронных сетей типа двумерной карты Кохонена, которые отличаются высоким уровнем адаптации благодаря введению дополнительного этапа обучения, что обеспечивает увеличение коэффициента сжатия и высокое качество восстановленного после кодирования изображения. Предложен модифицированный метод сжатия изображений, который базируется на покомпонентном кодировании, отличием которого является векторное квантование компонент изображения с учетом особенностей зрительного восприятия каждой компоненты, что повышает качество восстановленного после кодирования изображения при малых размерах карты Кохонена. В сравнении с непосредственным квантованием исходного изображения, где высокое качество восстановленного изображения достигается при размерах карты Кохонена 16х16 или больше, размер карты Кохонена можно уменьшить до 8х8, что в свою очередь  повышает скорость обучения сети в несколько раз. Эксперименты с разными типами изображений показали, что коэффициенты сжатия достигают значений 10-15. Для некоторых изображений коэффициент сжатия превосходит стандарт JPEG при том же качестве изображения. Исследования, выполненные в диссертации, позволили разработать программное обеспечение для выполнения сжатия изображений на основе  двумерных карт Кохонена  с использованием среды Delphi.

На примере разработки отдельных элементов и устройств показана возможность аппаратурной реализации предложенных подходов на основе оптоэлектронной элементной базы. Предложены технические реализации карты Кохонена с использованием оптоэлектронного нейрона на биспин-приборе. При аппаратной реализации нейронных сетей нейронные элементы (НЕ) должны быть простыми и пригодными для реализации в интегральном исполнении. Именно такими свойствами и характеризуется НЕ на биспин-приборе, который является новым полупроводниковым трехполюсным элементом, и позволяет создать нейронный элемент, который одновременно функционирует как интегратор, пороговый элемент и генератор импульсов Кроме того, предложен и реализован метод обработки и сортировка чисел для нейронных сетей сжатия изображений, отличием которого является использование парного обмена, что повышает скорость обработки и сортировки массивов данных, а также получил дальнейшее развитие метод сравнение чисел для реализации основной операции формального нейрона, характерной особенностью, которого является представление чисел логико-временными кодами, которые значительно упрощают техническую реализацию нейронных вычислительных сетей.

       Ключевые слова: изображение, цифровая обработка, кодирование, сжатие, нейронная сеть, квантование, карта Кохонена, оптоэлектронные нейронные элементы, логико-временные коды, КVP-преобразование.

.

Підписано до друку „13” 02 2006 р. Формат 29.7х421/4

Наклад 100 прим. Зам. № 2006-033

Віддруковано в комп’ютерному інформаційно-видавничому центрі Вінницького національного технічного університету

м. Вінниця, Хмельницьке шосе, 95. Тел. 58-01-59