FPGA Implementation of PCNN Algorithm

81144825 · 发表于 2011-9-19 09:21:53

马上注册，结交更多好友，享用更多功能，让你轻松玩转社区。

您需要登录才可以下载或查看，没有账号？注册

x

Chapter 1 Pulse-Coupled Neural Networks· · · · · · · · · · · · · · · 1
1.1 Linking Field Model· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 2
1.2 PCNN· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3
1.3 Modified PCNN· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 6
1.3.1 Intersection Cortical Model· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7
1.3.2 Spiking Cortical Model· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7
1.3.3 Multi-channel PCNN · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7
Summary · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 8
References· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 9
Chapter 2 Image Filtering· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 11
2.1 Traditional Filters · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 11
2.1.1 Mean Filter · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 12
2.1.2 Median Filter· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 12
2.1.3 Morphological Filter· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 12
2.1.4 Wiener Filter · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 13
2.2 Impulse Noise Filtering· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 14
2.2.1 Description of Algorithm I · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 15
2.2.2 Description of Algorithm II· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 16
2.2.3 Experimental Results and Analysis · · · · · · · · · · · · · · · 16
2.3 Gaussian Noise Filtering· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 19
2.3.1 PCNNNI and Time Matrix· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 19
2.3.2 Description of Algorithm III · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 20
2.3.3 Experimental Results and Analysis · · · · · · · · · · · · · · · 23
Summary · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 25
viii Contents
References· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 25
Chapter 3 Image Segmentation· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 27
3.1 Traditional Methods and Evaluation Criteria· · · · · · · · · · · · · 27
3.1.1 Image Segmentation Using Arithmetic Mean · · · · · · · · 28
3.1.2 Image Segmentation Using Entropy and
Histogram · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 28
3.1.3 Image Segmentation Using Maximum
Between-cluster Variance · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 29
3.1.4 Objective Evaluation Criteria · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 30
3.2 Image Segmentation Using PCNN and Entropy · · · · · · · · · · · 32
3.3 Image Segmentation Using Simplified PCNN
and GA · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 35
3.3.1 Simplified PCNN Model · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 35
3.3.2 Design of Application Scheme of GA· · · · · · · · · · · · · · 36
3.3.3 Flow of Algorithm · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 38
3.3.4 Experimental Results and Analysis · · · · · · · · · · · · · · · 39
Summary · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 41
References· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 41
Chapter 4 Image Coding · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 43
4.1 Irregular Segmented Region Coding · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 44
4.1.1 Coding of Contours Using Chain Code · · · · · · · · · · · · 45
4.1.2 Basic Theories on Orthogonality · · · · · · · · · · · · · · · · · 47
4.1.3 Orthonormalizing Process of Basis Functions · · · · · · · · 48
4.1.4 ISRC Coding and Decoding Framework· · · · · · · · · · · · 49
4.2 Irregular Segmented Region Coding Based on PCNN · · · · · · · 50
4.2.1 Segmentation Method· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 51
4.2.2 Experimental Results and Analysis · · · · · · · · · · · · · · · 52
Summary · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 57
References· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 58
Contents ix
Chapter 5 Image Enhancement· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 61
5.1 Image Enhancement· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 61
5.1.1 Image Enhancement in Spatial Domain · · · · · · · · · · · · 61
5.1.2 Image Enhancement in Frequency Domain· · · · · · · · · · 65
5.1.3 Histogram Equalization · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 67
5.2 PCNN Time Matrix · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 71
5.2.1 Human Visual Characteristics· · · · · · · · · · · · · · · · · · · 71
5.2.2 PCNN and Human Visual Characteristics · · · · · · · · · · 72
5.2.3 PCNN Time Matrix · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 74
5.3 Modified PCNN Model· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 75
5.4 Image Enhancement Using PCNN Time Matrix· · · · · · · · · · · 75
5.5 Color Image Enhancement Using PCNN · · · · · · · · · · · · · · · · 79
Summary · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 81
References· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 81
Chapter 6 Image Fusion· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 83
6.1 PCNN and Image Fusion · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 83
6.1.1 Preliminary of Image Fusion · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 83
6.1.2 Applications in Image Fusion · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 84
6.2 Medical Image Fusion· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 85
6.2.1 Description of Model · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 86
6.2.2 Image Fusion Algorithm · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 87
6.2.3 Experimental Results and Analysis · · · · · · · · · · · · · · · 88
6.3 Multi-focus Image Fusion · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 96
6.3.1 Dual-channel PCNN· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 97
6.3.2 Image Sharpness Measure· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 99
6.3.3 Principle of Fusion Algorithm · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 100
6.3.4 Implementation of Multi-focus Image Fusion · · · · · · · · 101
6.3.5 Experimental Results and Analysis · · · · · · · · · · · · · · · 102
Summary · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 107
References· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 107
x Contents
Chapter 7 Feature Extraction · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 111
7.1 Feature Extraction with PCNN· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 111
7.1.1 Time Series · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 112
7.1.2 Entropy Series · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 113
7.1.3 Statistic Series · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 113
7.1.4 Orthogonal Transform · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 114
7.2 Noise Image Recognition · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 115
7.2.1 Feature Extraction Using PCNN· · · · · · · · · · · · · · · · · 115
7.2.2 Experimental Results and Analysis · · · · · · · · · · · · · · · 116
7.3 Image Recognition Using Barycenter of Histogram
Vector · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 120
7.4 Invariant Texture Retrieval· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 121
7.4.1 Texture Feature Extraction Using PCNN· · · · · · · · · · · 122
7.4.2 Experimental Results and Analysis · · · · · · · · · · · · · · · 123
7.5 Iris Recognition System · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 131
7.5.1 Iris Recognition · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 131
7.5.2 Iris Feature Extraction Using PCNN· · · · · · · · · · · · · · 135
7.5.3 Experimental Results and Analysis · · · · · · · · · · · · · · · 137
Summary · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 143
References· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 143
Chapter 8 Combinatorial Optimization · · · · · · · · · · · · · · · · · · 147
8.1 Modified PCNN Based on Auto-wave · · · · · · · · · · · · · · · · · · 150
8.1.1 Auto-wave Nature of PCNN · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 150
8.1.2 Auto-wave Neural Network · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 152
8.1.3 Tristate Cascading Pulse Couple Neural
Network · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 154
8.2 The Shortest Path Problem · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 156
8.2.1 Algorithm for Shortest Path Problems Based on
TCPCNN · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 157
8.2.2 Experimental Results and Analysis · · · · · · · · · · · · · · · 158
8.3 Traveling Salesman Problem· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 161
8.3.1 Algorithm for Optimal Problems Based on AWNN· · · · 161
Contents xi
8.3.2 Experimental Results and Analysis · · · · · · · · · · · · · · · 163
Summary · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 165
References· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 165
Chapter 9 FPGA Implementation of PCNN Algorithm· · · · · 167
9.1 Fundamental Principle of PCNN Hardware
Implementation · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 167
9.2 Altera DE2-70 Implementation of PCNN· · · · · · · · · · · · · · · · 170
9.2.1 PCNN Implementation Using Altera DE2-70 · · · · · · · · 172
9.2.2 Experimental Results and Analysis · · · · · · · · · · · · · · · 178
Summary · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 195
References· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 195
Index · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 197

Applications of Pulse-Coupled Neural Networks.part1.rar (3.15 MB, 下载次数: 331 )

Applications of Pulse-Coupled Neural Networks.part2.rar (2.86 MB, 下载次数: 350 )