Анотація до роботи:

Мутасім Якуб Ешхак Абу Шабан. Оптоелектронні образні нейроподібні мережі око-процесорного типу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.13 – Обчислювальні машини, системи та мережі. - Вінницький національний технічний університет, Вінниця - 2007.

Дисертацію присвячено реалізації оптоелектронних методів і засобів для обробляння інформації. Запропоновано два варіанти апаратної реалізації аналізатора інформації при око-процесорній обробці зображень і сигналів, досліджено загальні принципи їх функціонування і проаналізовано оптимальність їх застосування. Розроблено метод фрактального ущільнення зображень, що дозволяє підвищити швидкодію розпізнавання в теоретично-граничному вимірюванні в двісті разів, а в практично реалізованих варіантах - у декілька разів, по відношенню до класичних методів. Виконано модифікацію алгоритму навчання нейромереж для можливості використання при навчанні волоконно-образних мереж нейроподібного типу та проведено комп’ютерне моделювання операції виділення контурів об’єктів з попередньою операцією обробляння зображень, що дозволяє надалі провести сегментацію областей, розпізнавання образів, фільтрацію і виключення перешкод, а також проведено комп’ютерне моделювання операції відновлення зображень і оцінено ефективність роботи алгоритму з використанням програми реалізованої на мові високого рівня Delphi.

Ключові слова: оптоелектронні структури, логіко-часове перетворення, оптичні нейронкомп’ютери, квантрон-автомати, нейро-квантрон, оптико-електронні засоби "око-процесорного" типу, таймерний процесор, розпізнавання зображень.

У дисертаційній роботі обґрунтовано і теоретично проаналізовано принципи реалізації оптико-електронних структур око-процесорного типу для реалізації комп’ютерних мереж нейроподібного типу. Для їх реалізації отримано такі основні наукові і практичні результати:

1. У даній роботі запропоновано два варіанти апаратної реалізації аналізатора інформації при око-процесорній обробці зображень і сигналів, досліджено загальні принципи їх функціонування і проаналізовано оптимальність їх застосування. Спосіб око-процесорної обробляння сигналів і зображень базується на використанні логіко-часових функцій і використовується для розпізнавання зорових образів системами пошуку, спостереження, поведінки, біомедичного діагностування і технічного контролю.

2. Розроблено метод фрактального ущільнення зображень, що дозволяє підвищити швидкодію розпізнавання в теоретично-граничному вимірюванні в двісті разів, а в практично реалізованих варіантах - у декілька разів по відношенню до класичних методів.

3. Виконано модифікацію алгоритму навчання нейромереж мереж для можливості використання при навчанні волоконно-образних мереж нейроподібного типу. Показано, що можна одержати досить точне наближення до будь-якої безперервної функції багатьох змінних, використовуючи операції складання і множення на число, суперпозицію функцій, лінійні функції, а також одну довільну безперервну нелінійну функцію однієї змінної.

4. Модифіковано метод випадкового пошуку з метою адаптації нейромережі, побудований на флуктуаціях ваг міжнейронних зв’язків. Володіючи всіма необхідними якостями для створення нейромереж, що самоадаптуються, цей метод вимагає зміни K² параметрів на кожному пробному кроці, де K – число формальних нейронів повнозв’язної нейромережі.

5. Показано ефективність оптоелектронних інтегральних схем для регулярних обчислювальних структур. Залежно від вживаних в матрицях матеріалів, досягається продуктивність більше 100 Мбит/сек з відносно невеликою кількістю оптичних входів/виходів (1010⁴) і кількістю транзисторів на один канал більше 50 для реалізації високопродуктивних обчислювальних пристроїв, оптоелектронних об’єднувальних плат, комутаційних схем; або для дисплеїв, аналогових оптичних процесорів, оптичних нейромереж, оптичних пристроїв, що запам’ятовують, – матриці за технологією "рідкі кристали на кремнії", які має велику кількість входів/виходів (більше 10⁵), але меншу продуктивність (менше 10 Мбит/сек) і функціональну складність (менше 50 транзисторів на канал).

6. Розроблено алгоритм виділення контурів, який реалізує операцію виділення контура завдяки порядковому скануванню точок всього поля екрану (рамки, у випадку якщо вона менше екрану), на якому розміщено зображення. Час роботи даного алгоритму прямопропорційний розміру апертурної рамки, або розміру зображення, якщо воно більше візира, і рівно добутку кількості аналізованих точок на час аналізу однієї точки. Форма зображення, його складність і розміщення на полі екрану не впливають на роботу алгоритму.

7. Проведено комп’ютерне моделювання операції відновлення зображень. Оцінка ефективності роботи алгоритму була проведена з використанням програми, реалізованої на мові високого рівня Delphi. Час обробляння зображення 51205120 пікселів склало 7 секунд.

Публікації автора:

1. Кожем’яко В.П., Майданюк В.П., Абу Шабан Мутасім. Архівація зображень // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2001.- № 1.- С.139-159.

2. Кожем’яко В.П., Рейда О.М., Абу Шабан Мутасім. Аналіз методики реставрації зображень “INPAINTING” // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2002.- № 1 (3).- С.63-67.

3. Кожем’яко В.П., Мартинюк Т.Б., Аль-Хіярі Мохаммад, Абу Шабан Мутасім. Особливості реалізаці ї оптоелектронних регулярних структур // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2003. - № 1-2 (5-6).- С.31-35.

4. Кожем’яко В.П., Мартинюк Т.Б., Клімкіна Д.І., Мутасім Абу-Шабан. Аналізатор інформації для око-процесорної обробки сигналів та зображень // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології.-2005.-№1(9).-С.64-70.

5. Кожем’яко В.П., Павлов С.В., Яровий А.А., Кожем’яко К.В., Мутасім Абу Шабан. Концепції розвитку біопроцесорних таймерів // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах.- 2003 . - № 1. – С.140-143

6. Пат.71203 А України МПК G06F7/50. Пристрій для алгебраїчного додавання чисел / Кожемяко В.П., Мартинюк Т.Б., Асмолова О.В., Громадський М.І., Мутасім Абу Шабан.- № 20031210869; Заявл. 01.12.2003; Опубл. 15.11.2004. - 4 с.

7. Пат.9205 України МПК G06F7/50.Оптоелектронний суматор / Кожемяко В.П. Тарновський М.Г., Лялюк В.Г., Мутасім Абу Шабан - № 200501571; Заявл. 21.02.2005; Опубл. 15.09.2005, Бюл. № 9. - 7 с.

8. Пат.11961 Україна МПК Н03М 1/00.Аналого-цифровий перетворювач для біосигналів / В.П. Кожем’яко, продіус П.Г., Заболотна Н.І., Дмитрук В,В., Мутасім Якуб Ешхак Абу-Шабан – u 2005 07021; Заявл. 15.07.2005; Опубл. 16.01.2006, Бюл. №1.- 7 с.

9. Ольшевська О.В., Чайковська Т.Ю., Абу Шабан Мутасім. Про можливості відтворення зорового бачення в образних комп’ютерах на основі квантових око-процесорів // Abstracts of Second International Scientific Conference of Students, Post-Graduate Students and Young Scientists “Optoelectronic information-energy technologies-2002”. - Вінниця: “УНІВЕРСУМ-Вінниця”. - 2002.- С. 32.

10. Volodymyr P. Kozhemyako, Andriy A. Yaroviy, Mutasim Abu-Shaban. Optical pattern computers: classification by characteristics of optical fiber information-energy networks and prospect of its development // Proceeding of LFNM’2002 4^th International Workshop on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling. - Kharkiv. - 2002.- С. 135-137.

11. Volodymyr P. Kozhemyako, Leonid I. Timchenko, Andriy A. Yaroviy, Mutasim Abu-Shaban, Olha V. Asmolova. Nanotechnological Quantronum Eye Processors on the Basis of New Generation of Data Conversion //IEEE International Workshop on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technologies and Applications. - Lviv. - 2003.- С. 400-403.

12. Савалюк И.Н., Абу Шабан Мутасим. Волоконно-оптические образные компьютерные сети // Abstracts III International Conference of Optoelectronic Information Technologies “PHOTONICS–ODS 2005”. - Вінниця: “УНІВЕРСУМ-Вінниця”. - 2005. – С. 64.