Моделирование метода параллельно-иерархического преобразования с формированием нормирующего уравнения для быстрого распознавания динамических изображений

Разработан метод и компьютерные средства параллельно-иерархического (ПИ) преобразования изображений с использованием высокопроизводительных GPU-адаптеров. Предложены математические модели и метод обучения ПИ сети для распознавания динамических образов....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2013
Hauptverfasser: Тимченко, Л.И., Шпакович, В.В., Кокряцкая, Н.И.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України 2013
Schriftenreihe:Электронное моделирование
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61865
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Моделирование метода параллельно-иерархического преобразования с формированием нормирующего уравнения для быстрого распознавания динамических изображений / Л.И. Тимченко, В.В. Шпакович, Н.И. Кокряцкая // Электронное моделирование. — 2013 — Т. 35, № 1. — С. 57-72. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61865
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-618652025-02-23T18:11:17Z Моделирование метода параллельно-иерархического преобразования с формированием нормирующего уравнения для быстрого распознавания динамических изображений Тимченко, Л.И. Шпакович, В.В. Кокряцкая, Н.И. Математические методы и модели Разработан метод и компьютерные средства параллельно-иерархического (ПИ) преобразования изображений с использованием высокопроизводительных GPU-адаптеров. Предложены математические модели и метод обучения ПИ сети для распознавания динамических образов. Розроблено метод і комп’ютерні засоби паралельно-ієрархічного (ПІ) перетворення зображень із застосуванням високопродуктивних GPU-адаптерів. Запропоновано математичні моделі та метод навчання ПІ мережі для розпізнавання динамічних образів. The authors of the article consider conditions, necessary for development of the method and computer facilities for parallel-hierarchical image transformation, using highly productive GPUadapters. The mathematical models for the parallel-hierarchical (PH) network and a method for PH network training to recognize dynamic patterns have been developed. 2013 Article Моделирование метода параллельно-иерархического преобразования с формированием нормирующего уравнения для быстрого распознавания динамических изображений / Л.И. Тимченко, В.В. Шпакович, Н.И. Кокряцкая // Электронное моделирование. — 2013 — Т. 35, № 1. — С. 57-72. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 0204-3572 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61865 658.012:681.32:621.38 ru Электронное моделирование application/pdf Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Математические методы и модели
Математические методы и модели
spellingShingle Математические методы и модели
Математические методы и модели
Тимченко, Л.И.
Шпакович, В.В.
Кокряцкая, Н.И.
Моделирование метода параллельно-иерархического преобразования с формированием нормирующего уравнения для быстрого распознавания динамических изображений
Электронное моделирование
description Разработан метод и компьютерные средства параллельно-иерархического (ПИ) преобразования изображений с использованием высокопроизводительных GPU-адаптеров. Предложены математические модели и метод обучения ПИ сети для распознавания динамических образов.
format Article
author Тимченко, Л.И.
Шпакович, В.В.
Кокряцкая, Н.И.
author_facet Тимченко, Л.И.
Шпакович, В.В.
Кокряцкая, Н.И.
author_sort Тимченко, Л.И.
title Моделирование метода параллельно-иерархического преобразования с формированием нормирующего уравнения для быстрого распознавания динамических изображений
title_short Моделирование метода параллельно-иерархического преобразования с формированием нормирующего уравнения для быстрого распознавания динамических изображений
title_full Моделирование метода параллельно-иерархического преобразования с формированием нормирующего уравнения для быстрого распознавания динамических изображений
title_fullStr Моделирование метода параллельно-иерархического преобразования с формированием нормирующего уравнения для быстрого распознавания динамических изображений
title_full_unstemmed Моделирование метода параллельно-иерархического преобразования с формированием нормирующего уравнения для быстрого распознавания динамических изображений
title_sort моделирование метода параллельно-иерархического преобразования с формированием нормирующего уравнения для быстрого распознавания динамических изображений
publisher Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
publishDate 2013
topic_facet Математические методы и модели
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61865
citation_txt Моделирование метода параллельно-иерархического преобразования с формированием нормирующего уравнения для быстрого распознавания динамических изображений / Л.И. Тимченко, В.В. Шпакович, Н.И. Кокряцкая // Электронное моделирование. — 2013 — Т. 35, № 1. — С. 57-72. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.
series Электронное моделирование
work_keys_str_mv AT timčenkoli modelirovaniemetodaparallelʹnoierarhičeskogopreobrazovaniâsformirovaniemnormiruûŝegouravneniâdlâbystrogoraspoznavaniâdinamičeskihizobraženij
AT špakovičvv modelirovaniemetodaparallelʹnoierarhičeskogopreobrazovaniâsformirovaniemnormiruûŝegouravneniâdlâbystrogoraspoznavaniâdinamičeskihizobraženij
AT kokrâckaâni modelirovaniemetodaparallelʹnoierarhičeskogopreobrazovaniâsformirovaniemnormiruûŝegouravneniâdlâbystrogoraspoznavaniâdinamičeskihizobraženij
first_indexed 2025-11-24T07:58:03Z
last_indexed 2025-11-24T07:58:03Z
_version_ 1849657743034548224
fulltext ÓÄÊ 658.012:681.32:621.38 Ë.È. Òèì÷åíêî, ä-ð. òåõí. íàóê, Â.Â. Øïàêîâè÷, àñïèðàíò, Í.È. Êîêðÿöêàÿ, êàíä. òåõí. íàóê Ãîñóäàðñòâåííûé ýêîíîìèêî-òåõíîëîãè÷åñêèé óíèâåðñèòåò òðàíñïîðòà, (Óêðàèíà, 03049, ã. Êèåâ-49, óë. Í. Ëóêàøåâè÷à, 19, òåë. (044) 5915135, 0673550976; å-mail: timchen@list.ru) Ìîäåëèðîâàíèå ìåòîäà ïàðàëëåëüíî-èåðàðõè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñ ôîðìèðîâàíèåì íîðìèðóþùåãî óðàâíåíèÿ äëÿ áûñòðîãî ðàñïîçíàâàíèÿ äèíàìè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé Ðàçðàáîòàí ìåòîä è êîìïüþòåðíûå ñðåäñòâà ïàðàëëåëüíî-èåðàðõè÷åñêîãî (ÏÈ) ïðåîáðà- çîâàíèÿ èçîáðàæåíèé ñ èñïîëüçîâàíèåì âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíûõ GPU-àäàïòåðîâ. Ïðåä- ëîæåíû ìàòåìàòè÷åñêèå ìîäåëè è ìåòîä îáó÷åíèÿ ÏÈ ñåòè äëÿ ðàñïîçíàâàíèÿ äèíàìè- ÷åñêèõ îáðàçîâ. Ðîçðîáëåíî ìåòîä ³ êîìï’þòåðí³ çàñîáè ïàðàëåëüíî-³ºðàðõ³÷íîãî (ϲ) ïåðåòâîðåííÿ çîá- ðàæåíü ³ç çàñòîñóâàííÿì âèñîêîïðîäóêòèâíèõ GPU-àäàïòåð³â. Çàïðîïîíîâàíî ìàòåìà- òè÷í³ ìîäåë³ òà ìåòîä íàâ÷àííÿ ϲ ìåðåæ³ äëÿ ðîçï³çíàâàííÿ äèíàì³÷íèõ îáðàç³â. Ê ë þ ÷ å â û å ñ ë î â à: ïàðàëëåëüíî-èåðàðõè÷åñêîå ïðåîáðàçîâàíèå, îáó÷åíèå ÏÈ ñåòè, äè- íàìè÷åñêèå èçîáðàæåíèÿ, íîðìèðóþùåå óðàâíåíèå, êëàññèôèêàöèÿ, ëàçåðíûå òðàññû.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ñòàíîâèòñÿ àêòóàëüíûì âîïðîñ î ðåàëèçàöèè âûñîêî- ïðîèçâîäèòåëüíûõ ñêîðîñòíûõ âû÷èñëåíèé, ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ íå òîëüêî óâå- ëè÷åíèåì ñâåðõáîëüøèõ îáúåìîâ èíôîðìàöèè, íî è âîçðàñòàíèåì èõ âû÷èñ- ëèòåëüíîé ñëîæíîñòè. Îïåðàòèâíàÿ ðåàêöèÿ è ïðèíÿòèå ðåøåíèé â ðåæèìå ðåàëüíîãî âðåìåíè, îáðàáîòêà âèäåîäàííûõ ñ áîëüøîé ðàçðåøàþùåé ñïî- ñîáíîñòüþ, êëàññèôèêàöèÿ è ïðîãíîçèðîâàíèå áûñòðîïåðåìåííûõ äèíàìè- ÷åñêèõ äàííûõ ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå àêòóàëüíûìè çàäà÷àìè [1—3]. Ïðè ðåàëèçàöèè âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ êîìïüþ- òåðíûõ ñðåäñòâ, êîòîðûå äîñòàòî÷íî àêòèâíî ðàçâèâàþòñÿ, âîçíèêàåò ìíî- ãî ñëîæíûõ ïðèêëàäíûõ çàäà÷, óñïåøíî ðåøàåìûõ ñ ïîìîùüþ áûñòðûõ âû÷èñëåíèé. Êðîìå ïðåèìóùåñòâ ïî ñðàâíåíèþ ñ îáû÷íûìè êîìïüþ- òåðàìè Ãàðâàðäñêîé àðõèòåêòóðû íåéðîêîìïüþòåðû èìåþò ñóùåñòâåí- íûé íåäîñòàòîê — âûñîêóþ ñòîèìîñòü, ÷òî îáóñëîâëèâàåò íåîáõîäèìîñòü èñêàòü îïðåäåëåííóþ àëüòåðíàòèâó. ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2013. Ò. 35. ¹ 1 57 � Ë.È. Òèì÷åíêî, Â.Â. Øïàêîâè÷, Í.È. Êîêðÿöêàÿ, 2013 Îäíèì èç ñàìûõ ýôôåêòèâíûõ ñïîñîáîâ îáðàáîòêè áîëüøèõ ìàññèâîâ äàííûõ ÿâëÿåòñÿ èõ ïàðàëëåëüíàÿ îáðàáîòêà íà îñíîâå ñïåöèàëèçèðîâàí- íûõ ñèñòåìíûõ ðåøåíèé, â ÷àñòíîñòè íåéðîïîäîáíûõ ïàðàëëåëüíî-èåðàð- õè÷åñêèõ (ÏÈ) ñèñòåì. Îäíàêî ïðè ýòîì âîçíèêàåò çàäà÷à ïðîãðàììíî- àïïàðàòíîé ðåàëèçàöèè òàêèõ ñèñòåì, à èìåííî âûáîð àäåêâàòíîé ïëàò- ôîðìû äëÿ áûñòðîé è ýôôåêòèâíîé ïàðàëëåëüíîé îáðàáîòêè áîëüøèõ ìàññèâîâ äàííûõ. Èåðàðõè÷åñêîå ïðåîáðàçîâàíèå îáðàçà çàêëþ÷àåòñÿ â ïîñëåäîâàòåëü- íîì ïðåîáðàçîâàíèè ñîâïàäàþùèõ è âûÿâëåíèè (ôèëüòðàöèè) íåñîâïà- äàþùèõ âî âðåìåíè ñîñòàâëÿþùèõ îáðàçà ïðè ïåðåõîäå ýëåìåíòîâ íåé- ðîííîé ñåòè èç òåêóùèõ ýíåðãåòè÷åñêèõ ñîñòîÿíèé ñ îïðåäåëåííûìè ïðî- ñòðàíñòâåííûìè êîîðäèíàòàìè â ñîñòîÿíèÿ c äðóãèìè ïðîñòðàíñòâåííûìè êîîðäèíàòàìè è ñ ìåíüøåé ýíåðãèåé. Îáðàç — ýòî ìàòðèöà, ñîñòàâëåííàÿ èç çíà÷åíèé ñâÿçíîñòåé ïèêñåëåé èçîáðàæåíèÿ ôðàãìåíòà ëàçåðíîé òðàññû. Óñëîâèåì ïåðåõîäà ñîñòàâëÿþ- ùèõ îáðàçà íà ñëåäóþùèé óðîâåíü ÏÈ ñåòè, ò.å. äåòåðìèíèðîâàííîãî ãðàôà ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ, ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå äèíàìèêè âçàèìíîãî ñîâïà- äåíèÿ ïðîìåæóòî÷íûõ ðåçóëüòàòîâ îáðàáîòêè âî âðåìåíè â îäíîèìåííûõ êàíàëàõ íèæíåãî óðîâíÿ. Ðåçóëüòàò àíàëèçà îáðàçà ôîðìèðóåòñÿ èç èçîëè- ðîâàííûõ â ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîé îáëàñòè ñîñòàâëÿþùèõ îáðàçà. Èåðàðõè÷åñêîå ïðåîáðàçîâàíèå ÿâëÿåòñÿ âàæíîé è ìîùíîé âû÷èñëè- òåëüíîé îïåðàöèåé. Ýòî ìîòèâèðóåò èññëåäîâàíèå ïàðàëëåëüíûõ ïîäõî- äîâ, òàêèõ êàê ãðàôè÷åñêèå îáðàáàòûâàþùèå ìîäóëè, à òàêæå àëãîðèòìû ñ íèçêîóðîâíåâîé ñëîæíîñòüþ, íàïðèìåð, èñïîëüçóåìûå â àäàïòèâíîé ðåçî- íàíñíîé òåîðèè (ÀÐÒ). Íåñìîòðÿ íà òî ÷òî áîëüøîå ÷èñëî èññëåäîâàíèé ÀÐÒ âûïîëíåíî íà ïðîöåññîðàõ Graphics Processing Units (GPU), èåðàðõè- ÷åñêèå ñåòè ïðèìåíÿëèñü â òåõíîëîãèÿõ ÀÐÒ GPU äîñòàòî÷íî ðåäêî.  êàæ- äîì ñëîå ñåòè èíôîðìàöèÿ ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ â ìóëüòèïðîöåññîðàõ GPU ñ îäíîâðåìåííûì îáó÷åíèåì. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî äëÿ áîëüøèõ äåðåâüåâ öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü ãðàôè÷åñêèå ïðî- öåññîðû, ïîñêîëüêó ïðåèìóùåñòâî GPU ÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííûì. Ïðîãðàììèðîâàíèå ãðàôè÷åñêèõ ïðîöåññîðîâ GPU íà îñíîâå òåõíî- ëîãèè NVIDIA CUDA (Compute Unified Device Architecture) öåëåñîîáðàç- íî â âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåìàõ, îñîáåííî äëÿ ïîïóëÿöèîííûõ àëãîðèòìîâ [4—6]. Ýòî èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðîãðàììèðîâà- íèÿ GPU äëÿ äîñòèæåíèÿ ïðåèìóùåñòâ ïî ñêîðîñòè îáðàáîòêè â àëãîðèò- ìàõ èåðàðõè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ [7, 8]. Ïðèìåíåíèå ÀÐÒ äëÿ èåðàðõè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ïðåäñòàâëÿåòñÿ öåëåñîîáðàçíûì âñëåäñòâèå ñêîðîñòè è ìàñøòàáèðóåìîñòè ê ïàðàëëåëü- íîìó ïðåîáðàçîâàíèþ [9].  ÷àñòíîñòè, èåðàðõè÷åñêàÿ ÀÐÒ, îñíîâàííàÿ Ë.È. Òèì÷åíêî, Â.Â. Øïàêîâè÷, Í.È. Êîêðÿöêàÿ 58 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2013. V. 35. ¹ 1 íà ïðîöåññîðàõ GPU, èññëåäîâàíà íåäîñòàòî÷íî. Åäèíñòâåííûì åå íåäî- ñòàòêîì ÿâëÿåòñÿ íåãèáêîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ïàìÿòè äëÿ âíóòðèÿäåðíîãî çíà÷åíèÿ, åñëè ìíîæåñòâî ìàññèâîâ ñ ïåðåìåííûìè ïðåäåëàìè îãðàíè- ÷åíû òîëüêî öåíòðàëüíûì ïðîöåññîðîì CPU. Ôîðìèðîâàíèå òèïè÷íûõ àëãîðèòìîâ äðåâîâèäíîé ñòðóêòóðû îáåñïå- ÷èâàþò óêàçàòåëè ïðè ñîçäàíèè óçëà è ññûëêè, êîòîðîàÿ â ñëó÷àå èñïîëü- çîâàíèÿ òåõíîëîãèè CUDA íåýôôåêòèâíà [10].  ðàáîòàõ [11—13] âûïîëíåíî ïðîãðàììèðîâàíèå GPU, îãðàíè÷èâàå- ìîå ïîâåäåíèåì åäèíñòâåííîé ñòðóêòóðíîé åäèíèöû ÀÐÒ, îäíàêî àðõè- òåêòóðà òàêîãî èåðàðõè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ îñíîâàíà íà èñïîëüçî- âàíèè ñòðóêòóðû êîíâåéåðíîé îáðàáîòêè [14].  ðàáîòå [15] îïèñàí ìåòîä îðãàíèçàöèè ìíîãîñëîéíîé äðåâîâèäíîé ñòðóêòóðû, ñîñòàâëåííîé èç ìîäóëåé, âûïîëíåííûõ íà ïëàòôîðìå òåõíî- ëîãèè CUDA. Ñîãëàñíî ïðåäñòàâëåííûì ýêñïåðèìåíòàëüíûì ðåçóëüòàòàì ïðîèñõîäèò ñóùåñòâåííîå óâåëè÷åíèå ïðîèçâîäèòåëüíîñòè íà ðàçëè÷íûõ íàáîðàõ äàííûõ è óëó÷øåíèå ïàðàìåòðîâ ïî ñðàâíåíèþ ñ àíàëîãè÷íûìè, ïîëó÷åííûìè íà îáû÷íûõ öåíòðàëüíûõ ïðîöåññîðàõ CPU.  îòëè÷èå îò øèðîêî ðàñïðîñòðàíåííûõ òèïîâ êîäèðîâàíèÿ âèäåîèí- ôîðìàöèè, íàïðèìåð ðàçíîñòíîãî [16], êîäîâî-èìïóëüñíîãî [17], äåëüòà- ìîäóëÿöèè [18], â îñíîâó êîòîðûõ ïîëîæåí ïðèíöèï êîäèðîâàíèÿ ðàçíîñò- íîé èíôîðìàöèè, ïðåäëàãàåòñÿ èñïîëüçîâàòü ïîäõîä, â îñíîâó êîòîðîãî ïîëîæåí ïðèíöèï èåðàðõè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ. Îäíèì èç ïðåèìóùåñòâ èñïîëüçîâàíèÿ íîðìèðóþùåãî óðàâíåíèÿ ÿâ- ëÿåòñÿ òîò ôàêò, ÷òî ñ åãî ïîìîùüþ äîñòàòî÷íî ïðîñòî ðåàëèçîâàòü ïðåä- âàðèòåëüíóþ ïðîöåäóðó êëàññèôèêàöèè îáðàçîâ, ñôîðìèðîâàâ êîýôôè- öèåíòû íàñòðîéêè è âûïîëíÿÿ ïðîöåäóðó îïðåäåëåíèÿ âçâåøèâàþùèõ êîýôôèöèåíòîâ äëÿ êàæäîãî êëàññà. Êàê ïîêàçàëè ðåçóëüòàòû ñðàâíè- òåëüíîãî àíàëèçà [19], äëÿ âûïîëíåíèÿ êëàññèôèêàöèè â ðåàëüíîì âðåìå- íè, íàïðèìåð, ñîñåäíèõ êàäðîâ ìóëüòèìåäèéíîãî èçîáðàæåíèÿ, ïðèìåíå- íèå íîðìèðóþùåãî óðàâíåíèÿ áîëåå ýôôåêòèâíî. Ìåòîä ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ ñ ôîðìèðîâàíèåì íîðìèðóþùåãî óðàâ- íåíèÿ äëÿ áûñòðîãî ðàñïîçíàâàíèÿ èçîáðàæåíèé. Çàäà÷à îáó÷åíèÿ ïðåä- ëîæåííîé ÏÈ ñåòè ïî àíàëîãèè ñ îáó÷åíèåì â ðàäèàëüíî-áàçèñíûõ ñåòÿõ ïðàêòè÷åñêè ñâîäèòñÿ ê êîíòðîëèðóåìîìó îáó÷åíèþ ýëåìåíòîâ èñõîäíîãî ñëîÿ ñåòè. Èñïîëüçóÿ îáùóþ èäåþ ñòðóêòóðíîé îðãàíèçàöèè èñêóññòâåí- íûõ íåéðîííûõ ñåòåé ïî ñõåìå âõîäíîé ñëîé — ñêðûòûé ñëîé — âûõîä- íîé ñëîé, ìîæíî ñèíòåçèðîâàòü îáó÷àåìóþ ìíîãîñëîéíóþ ÏÈ ñåòü (ðèñ. 1).  êà÷åñòâå âõîäíîãî ñëîÿ íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü ïåðâûé óðîâåíü ñåòè, â êà÷åñòâå ñêðûòîãî ñëîÿ k ñëåäóåò èñïîëüçîâàòü óðîâíè îò 2 äî k, à â êà- Ìîäåëèðîâàíèå ìåòîäà ïàðàëëåëüíî-èåðàðõè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2013. Ò. 35. ¹ 1 59 ÷åñòâå ðåçóëüòèðóþùåãî — âûõîäíîé ñëîé, òðàäèöèîííî ïðèìåíÿåìûé â èñêóññòâåííûõ íåéðîííûõ ñåòÿõ. Àëãîðèòì ðàáîòû ÏÈ ñåòè ñâîäèòñÿ ê âûïîëíåíèþ â êàæäîé âåòâè åå ïðîèçâîëüíîãî óðîâíÿ îïåðàöèè G ïðåîáðàçîâàíèÿ èíôîðìàöèè, îïðåäå- ëåíèþ êîýôôèöèåíòîâ íàñòðîéêè w wk1 1... � , õâîñòîâûõ ýëåìåíòîâ a ak 11 2 11... è íîðìèðóþùåé ìåðû d ñ äàëüíåéøèì ôîðìèðîâàíèåì íîðìèðóþùåãî óðàâíåíèÿ. ×èñëî ýëåìåíòîâ ñêðûòîãî ñëîÿ ìîæíî âû÷èñëèòü èñõîäÿ èç äëèíû ñåòåâîãî àëãîðèòìà è òåì ñàìûì ôîðìàëèçîâàòü ïðîöåäóðó îïðåäåëåíèÿ ÷èñëà ýëåìåíòîâ ñêðûòîãî ñëîÿ. Çíà÷åíèÿ âçâåøèâàþùèõ êîýôôèöèåíòîâ îïðåäåëÿåì ïî ôîðìóëå w w N t t p p N � � � ( ) 1 , t k� �1 1, , ãäå N — ðàçìåðíîñòü îáó÷àåìîé âûáîðêè P. Ñîñòàâèì ñèñòåìó óðàâíåíèé äëÿ îïðåäåëåíèÿ êîýôôèöèåíòîâ íàñò- ðîéêè w1 îò wk �1: w a a a t t k i i 1 11 2 11 2 2 � �� � � � � � � , Ë.È. Òèì÷åíêî, Â.Â. Øïàêîâè÷, Í.È. Êîêðÿöêàÿ 60 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2013. V. 35. ¹ 1 ��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� 1 2 3 L�1 L a11 2 a11 3 a11 4Ñêðûòûé ñëîé  û õ î ä í î é ñë î é  õ î ä í î é ñë î é 1 2 Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðà ÏÈ ñåòè: 1 — ïåðâûé êëàññ — íåäåôîðìèðîâàííûå àòìîñôåðîé õîðî- øèå èçîáðàæåíèÿ ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ; 2 — âòîðîé êëàññ — äåôîðìèðîâàííûå àòìîñ- ôåðîé ïëîõèå èçîáðàæåíèÿ w a a a w a a a t t k i i i i 2 11 2 11 3 3 1 11 2 11 3 3 � �� � � � � �� � � � � � � � , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1) w a a a w a w a k t t k k i k i � � � � � �� � � � � � �� � 2 11 2 11 1 1 1 11 2 2 11 3 ... � �� � � � � � � �� w a a a k k k i k i 3 11 2 11 1 1 , w a a a w a w a w k t t k k i k i � �� �� � � � � � � �� � 1 11 2 11 1 11 2 2 11 3 ... k k k i k i a a a � � �� � � �� 2 11 1 11 , ãäå at t k 11 2� � — ñóììà õâîñòîâûõ ýëåìåíòîâ äëÿ ýòàëîííîãî èçîáðàæåíèÿ ðàñïîçíàâàåìîé ïðîòÿæåííîé òðàññû; ai k i � è a ak 11 2 11... — ñóììà ïðîìåæó- òî÷íûõ ýëåìåíòîâ äëÿ òåêóùåãî èçîáðàæåíèÿ è õâîñòîâûå ýëåìåíòû ðàñ- ïîçíàâàåìîé ïðîòÿæåííîé òðàññû. Òåïåðü ñôîðìèðóåì íîðìèðóþùåå óðàâíåíèå: d w a a w a a w a at t k t t k k k � � � � � � � � � � 1 11 2 11 2 2 11 3 11 2 2 11 1 1 ... 1 2 1 11 11 2 2 1 11 11 2 t t k k k t t k t k t t t t k w a a w a a � � � � � � � � � � � � . (2) Äëÿ íîðìèðîâàíèÿ ðåçóëüòàòîâ ÏÈ ñåòè ñ êîýôôèöèåíòàìè íàñòðîéêè (1) èñïîëüçóåì îñíîâíîå ñâîéñòâî ÏÈ ñåòè: a at t k i i 11 2� � �� [19]. Ïðè ýòîì ïðà- âàÿ ÷àñòü íîðìèðóþùåãî óðàâíåíèÿ (2) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îòíîøåíèå ñóììû ïðîèçâåäåíèé óñðåäíåííûõ çíà÷åíèé êîýôôèöèåíòîâ íàñòðîéêè è õâîñòîâûõ ýëåìåíòîâ ê ñóììå õâîñòîâûõ ýëåìåíòîâ ñåòè. Îñîáåííîñòüþ îáúåêòà èññëåäîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ àíàëèç ïîñëåäîâàòåëü- íîñòè êàäðîâ ñ èçîáðàæåíèåì ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ, ôîðìèðóþùèõ îò- äåëüíûå òðàññû. Êàæäàÿ òðàññà ôîðìèðóåòñÿ èç ôðàãìåíòîâ (êàê ïðàâèëî, Ìîäåëèðîâàíèå ìåòîäà ïàðàëëåëüíî-èåðàðõè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2013. Ò. 35. ¹ 1 61 îò äâóõ äî ïÿòè òûñÿ÷), ïîëó÷åííûõ îò ïðèåìíîãî óñòðîéñòâà ñ ïåðèî- äè÷íîñòüþ 40 ìñ. Êàæäîå èçîáðàæåíèå îáðàçà èìååò ðàçìåðíîñòü 128 �128 ýëåìåíòîâ ðàçëîæåíèÿ (ý.ð). Ïðè êîððåêòíîì ðàñïîçíàâàíèè èçîáðàæåíèé ïÿ- òåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ íîðìèðóþùàÿ ìåðà d ñòðåìèòñÿ ê åäèíèöå. Ñòåïåíü áëèçîñòè ê åäèíèöå è ÿâëÿåòñÿ ìåðîé ïîäîáèÿ ðàñïîçíàâàåìûõ èçîáðàæåíèé. Èñïîëüçóÿ íîðìèðóþùåå óðàâíåíèå (2), â êîòîðîì w w1 2� � ... wk � �2 � ��wk 1 1, ìîæíî ïî ïðèíÿòûì çíà÷åíèÿì d äîñòàòî÷íî ïðîñòî ñôîðìèðî- âàòü ïðåäâàðèòåëüíóþ ïðîöåäóðó êëàññèôèêàöèè îáðàçîâ, à çàòåì â ñîîò- âåòñòâèè ñ ñèñòåìîé (1) îïðåäåëèòü êîýôôèöèåíòû íàñòðîéêè w wk1 1... � , âûïîëíÿÿ ïðîöåäóðó îïðåäåëåíèÿ âçâåøèâàþùèõ êîýôôèöèåíòîâ äëÿ êàæäîãî êëàññà.  ÷àñòíîñòè, åñëè âûïîëíÿòü êëàññèôèêàöèþ â ðåàëüíîì âðåìåíè, ò.å. ðàçäåëåíèå èçîáðàæåíèé íà êëàññû îñóùåñòâëÿòü â òåìïå ïîñòóïëåííÿ âõîäíîé âèäåîèíôîðìàöèè, è àíàëèçèðîâàòü ñîñåäíèå êàäðû ïðîòÿæåííûõ òðàññ ëàçåðíûõ ïó÷êîâ, òî íîðìèðóþùåå óðàâíåíèå (2) ïðè- íèìàåò ñëåäóþùèé âèä: d a a a a j t t k j j t t k � � � � �� � � � � � � � � � ( ) ( )11 2 1 11 2 11 3 1 11 2 � �� � � � � � �� � � � � � � j k j t t k j k ja a a ... ( ) ( )11 1 1 11 2 11 1 11 2 at t k j � � � � � �� , ãäå at t k j 11 2� � � � � �� — ñóììà k – 1 õâîñòîâûõ ýëåìåíòîâ; j — íîìåð êàäðà, j m� �1 1, ; ( ) ...( )a aj k j 11 2 1 11 1� � — çíà÷åíèÿ õâîñòîâûõ ýëåìåíòîâ èçîáðàæåíèé ïðåäûäó- ùåãî (j-ãî) è ïîñëåäóþùåãî (j +1-ãî) êàäðîâ. Ñ ó÷åòîì óêàçàííîãî âûøå ñâîéñòâà ÏÈ ñåòè óðàâíåíèå (2) ïðèíèìàåò âèä d a a a a j t t k j j t t k � � � � �� � � � � � � � � � � ( ) ( ) 1 1 11 2 2 1 11 2 �� � � � � � �� �� � � � � � j N j t t k j N j t t a a a a ... ( ) ( ) 1 1 11 2 1 11 2 k j � � � � �� . (3) Ïîñêîëüêó ïðè âû÷èñëåíèè (3) íåò íåîáõîäèìîñòè îïðåäåëÿòü õâîñòîâûå ýëåìåíòû îò ( )a j 11 2 1� äî ( )ak j 11 1� âî âðåìÿ îáðàáîòêè j+1-ãî êàäðà, â ñëó÷àå íîðìèðîâàíèÿ ðåçóëüòàòîâ îáðàáîòêè âõîäíûõ äàííûõ îò a1 äî a N âðåìÿ ïðîöåäóðû ðàñïîçíàâàíèÿ ñóùåñòâåííî ñîêðàùàåòñÿ.  îòëè÷èå îò èç- âåñòíûõ ñòðóêòóð íåéðîííûõ ñåòåé, äëÿ êîòîðûõ â ïðîöåäóðå ðàñïîçíà- âàíèÿ â èñõîäíîì ñëîå j+1-ãî êàäðà íåâîçìîæíî èñïîëüçîâàòü âõîäíûå äàííûå j-ãî êàäðà, â ïðåäëîæåííîé ìíîãîñëîéíîé ÏÈ ñåòè ýòî îãðàíè- ÷åíèå îòñóòñòâóåò. Ë.È. Òèì÷åíêî, Â.Â. Øïàêîâè÷, Í.È. Êîêðÿöêàÿ 62 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2013. V. 35. ¹ 1 Ïðè ðåàëèçàöèè ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ äëÿ áûñòðîãî ðàñïîçíàâàíèÿ èçî- áðàæåíèé ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ íàèáîëåå ïðèåìëåìûì ÿâëÿåòñÿ âûáîð èç èìåþùåéñÿ ÷èñëîâîé èíôîðìàöèè ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ ai t ñ îêðóãëåíèåì äî áëèæàéøåãî öåëîãî è ïîñëåäóþùåãî ôîðìèðîâàíèÿ äâóõ ñîåäèíåííûõ ÏÈ ñåòåé äëÿ îáðàáîòêè ïîëîæèòåëüíûõ è îòðèöàòåëüíûõ ðàçíîñòíûõ ñîñòàâëÿþùèõ.  ýòîì ñëó÷àå äëÿ êàæäîé èç ÏÈ ñåòåé ìîæíî ñîñòàâèòü ñèñòåìó óðàâíåíèé, â êîòîðîé êîðíÿìè äëÿ âñåõ óðîâíåé, êðîìå ïåðâîãî, ÿâëÿþòñÿ ïàðû êîýôôèöèåíòîâ íàñòðîéêè âèäà (1): äëÿ ïîëîæèòåëüíûõ ðàçíîñòíûõ ñîñòàâëÿþùèõ — îò w 1 ( )� äî w k � � 1 ( ) , äëÿ îòðèöàòåëüíûõ ðàç- íîñòíûõ ñîñòàâëÿþùèõ — îò w 1 ( )� äî w k � � 1 ( ) . Ïðè ýòîì äëÿ ïåðâîãî óðîâíÿ ÏÈ ñåòè âû÷èñëÿåòñÿ òîëüêî êîýôôèöèåíò íàñòðîéêè w 1 ( )� , òàê êàê â ýòîì ñëó÷àå èìåþòñÿ ëèøü ïîëîæèòåëüíûå ðàçíîñòíûå ñîñòàâëÿþùèå. Ïðè îáðàáîòêå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè èçîáðàæåíèé ïðîòÿæåííûõ ëàçåð- íûõ òðàññ áîëåå öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàíèå íîðìèðóþùåãî óðàâíåíèÿ äëÿ äâóõ ñîñåäíèõ êàäðîâ èçîáðàæåíèé, â êîòîðûõ ïåðâîå èçîáðàæåíèå ïðèíèìàåòñÿ â êà÷åñòâå ýòàëîííîãî. Òîãäà íîðìèðóþùåå óðàâíåíèå ïðè- íèìàåò âèä d w a a w a a j t j t k j t j t k � � � � � � � � � 1 11 2 11 1 2 2 11 3 11 1 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ... ( ) ( ) ( ) ( ) � �� � � � �� w a a w a a k k j t j t k k k j t j 1 11 1 11 1 2 11 11 1 t k t k t t j t j t k w a a � � � � � � � � 2 1 11 11 1 2 ( ) ( ) , (4) ãäå w wk1 ... — êîýôôèöèåíòû íàñòðîéêè, ïîëó÷åííûå ïðè ïðåäâàðèòåëü- íîé îáðàáîòêå íà ïåðâûõ èçîáðàæåíèÿõ íàáîðà; ( )at j 11 è ( )at j 11 1� — õâîñ- òîâûå ýëåìåíòû òåêóùåãî è ïðåäûäóùèõ èçîáðàæåíèé. Ïðè îáðàáîòêå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè èçîáðàæåíèé ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷- êîâ íåîáõîäèìî îáíàðóæèâàòü íàèáîëåå äåôîðìèðîâàííûå ïîä âëèÿíèåì àòìîñôåðû ïëîõèå èçîáðàæåíèÿ è èñêëþ÷àòü èõ èç àíàëèçà òðàññû. Ïî- ñêîëüêó íîðìèðóþùèé êðèòåðèé âèäà (4) ìîæíî íàõîäèòü êàê äëÿ îäíîãî êàäðà ëàçåðíîé òðàññû, òàê è äëÿ âñåé òðàññû â öåëîì, ñôîðìèðóåì ìíî- æåñòâî À èç êîýôôèöèåíòîâ di : A d d d N� ( , ,..., )1 2 , (5) ãäå N — ÷èñëî êàäðîâ ëàçåðíîé òðàññû. Êîýôôèöèåíò d — ýòî ìåðà ñîîò- âåòñòâèÿ íàñòðîéêè ýòàëîííîé ÏÈ ñåòè è íàñòðîéêè òåêóùåé ñåòè, ïî- ýòîìó ³-å ýëåìåíòû ìíîæåñòâà (5), èìåþùèå ìàëûå çíà÷åíèÿ, ìîæíî êëàñ- ñèôèöèðîâàòü êàê ïëîõèå èçîáðàæåíèÿ: ( ) ( ) , (...) , (...)a a i j k e i j k n� � èçîáðàæåíèå õîðîøåå, åñëè èçîáðàæåíèå ïëîõîå â ïðîòèâíîì ñëó àå, di �� � � � , (6) ãäå � — îïðåäåëåííûé ïîðîãîâûé êðèòåðèé. Ìîäåëèðîâàíèå ìåòîäà ïàðàëëåëüíî-èåðàðõè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2013. Ò. 35. ¹ 1 63 ÷ Ïîñêîëüêó 0 1� �d , òî 0 1� �� . Äëÿ êà÷åñòâåííîé êëàññèôèêàöèè è îáðàáîòêè ïîñëåäîâàòåëüíîñòè èçîáðàæåíèé ïðîòÿæåííûõ ëàçåðíûõ òðàññ ìîæíî èñïîëüçîâàòü áîëåå æåñòêèé ïîðîãîâûé êðèòåðèé: 08 1, � �� . Äëÿ ëàçåðíûõ òðàññ, èìåþùèõ çíà÷èòåëüíûå èñêàæåíèÿ èçîáðàæåíèé â ðåçóëüòàòå äåéñòâèÿ àòìîñôåðíûõ ÿâëåíèé, ðåêîìåíäóåòñÿ óñòàíàâëèâàòü ìåíåå æåñòêèå ðàìêè ïîðîãîâîãî çíà÷åíèÿ: 0 4 1, � �� . (7) Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç âû÷èñëèòåëüíîé ýôôåêòèâíîñòè ìåòîäà ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ è ñóùåñòâóþùèõ ìåòîäîâ. Ñðàâíèâàÿ ýôôåêòèâ- íîñòü ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ ñ èçâåñòíûìè ïðåîáðàçîâàíèÿìè ïî ÷èñëó èñ- ïîëüçóåìûõ âû÷èñëèòåëüíûõ îïåðàöèé, âèäèì, ÷òî ÷èñëî îïåðàöèé äëÿ ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ ðàâíÿåòñÿ N (N + 1), ãäå N — îáùåå ÷èñëî îáðàáàòû- âàåìûõ ýëåìåíòîâ. Äëÿ øèðîêî ïðèìåíÿåìûõ íà ïðàêòèêå, íàïðèìåð, îðòîãîíàëüíûõ ïðåîáðàçîâàíèé, ÷èñëî èñïîëüçóåìûõ âû÷èñëèòåëüíûõ îïå ðàöèé ñëåäóþùåå: áûñòðîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ Ôóðüå — 4 2 2N Nlog ; ïðåîáðàçîâàíèÿ Àäàìàðà — 2 2 2 2N Nlog ; ïðåîáðàçîâàíèÿ Õààðà — 4 1N N( )� . Îòñóòñòâèå òðóäîåìêèõ îïåðàöèé ñâèäåòåëüñòâóåò î äîñòàòî÷íîé ïðî- ñòîòå àëãîðèòìà âû÷èñëåíèé, ðåàëèçóþùåãî ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèå, è îáåñ- ïå÷èâàåò åãî ýôôåêòèâíîñòü ïðè ïðèìåíåíèè â ðàçëè÷íûõ ïðèêëàäíûõ îáëàñòÿõ, ãäå íåîáõîäèìà âûñîêàÿ ñòåïåíü ïàðàëëåëèçìà è êîìïàêòíàÿ ôîðìà ïðåäñòàâëåíèÿ äàííûõ. Íà îñíîâå ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ äëÿ îáðàáîòêè äèíàìè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé ðàçðàáîòàí îáùèé àëãîðèòì áûñòðîãî ðàñïî- çíàâàíèÿ èçîáðàæåíèé ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ (ðèñ. 2, à), ïðåäóñìàòðè- âàþùèé âûçîâ ïîäïðîãðàììû NetForm, ñ ïîìîùüþ êîòîðîé âûïîëíÿåòñÿ ïîñòðîåíèå ñòðóêòóð ñåòåé äëÿ èçîáðàæåíèé ðèñ. 2, á. Ïîäïðîãðàììà âûïîëíÿåò ôóíêöèþ ââåäåíèÿ íà÷àëüíîé èíôîðìàöèè â ÏÈ ñåòü. Äàëåå ïðîèñõîäèò âûïîëíåíèå G ïðåîáðàçîâàíèÿ èíôîðìàöèè [19] âî âñåõ óðîâ- íÿõ ÏÈ ñåòè. Ñóòü G ïðåîáðàçîâàíèÿ èíôîðìàöèè çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì. Íà âõîä ÏÈ ñåòè (ñì. ðèñ. 1, âõîäíûå ýëåìåíòû âåòâåé ïåðâîãî óðîâíÿ) ïîäàåòñÿ âåêòîð âõîäíîãî îáðàçà � �{ }ai , i n�1, [19], ïðèìåíÿåìîãî â êàæ- äîé âåòâè ÏÈ ñåòè. Òîãäà a n n a a i i n j R k k j j j � � � � �� � �� � � � � � � � 1 1 0 1 1 * * * * ( ), Ë.È. Òèì÷åíêî, Â.Â. Øïàêîâè÷, Í.È. Êîêðÿöêàÿ 64 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2013. V. 35. ¹ 1 Ìîäåëèðîâàíèå ìåòîäà ïàðàëëåëüíî-èåðàðõè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2013. Ò. 35. ¹ 1 65 Íà÷àëî Äà Âûçîâ ïîäïðîãðàììû NetForm Îïðåäåëåíèå âçâåøèâàþùèõ êîýôôèöèåíòîâ óñðåäíåííûõ çíà÷åíèé Îïðåäåëåíèå íàñòðîéêè êîýôôèöèåíòîâ Ôîðìèðîâàíèå íîðìèðóþùåãî óðàâíåíèÿ Îïöèÿ îêðóãëåíèÿ èçáðàíà? Îêðóãëåíèå ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ ê áëèæàéøåìó öåëîìó Âûçîâ PosNegNets ïîäïðîãðàììû Íåò Íàõîæäåíèå íîðìèðóþùåãî êðèòåðèÿ äëÿ âñåé òðàññû â öåëîì Êëàññèôèêàöèÿ èçîáðàæåíèé íà õîðîøèå è ïëîõèå Äà Ïîðîãîâûé êðèòåðèé îïðåäåëåí? Íåò Êîíåö Íà÷àëî Çàíåñåíèå çíà÷åíèé ÿðêîñòåé êàäðà â ìàññèâ Âûïîëíåíèå G ïðåîáðàçîâàíèÿ Ðàçäåëåíèå ýëåìåíòîâ ïîëîæèòåëüíûå è îòðèöàòåëüíûå íà Îïðåäåëåíèå ðàçìåðíîñòè ñëåäóþùåãî óðîâíÿ ÏÈ ñåòè Ðàçìåðíîñòü ���? ìàññèâà ñîñòàâëÿåò Äà Íåò Êîíåö à á Ðèñ. 2. Ñòðóêòóðíûå ñõåìû îáùåãî àëãîðèòìà ðàñïîçíàâàíèÿ èçîáðàæåíèé ïÿòåí ëàçåð- íûõ ïó÷êîâ (à) è àëãîðèòìà ïîäïðîãðàììû ñîçäàíèÿ ñòðóêòóðû ñåòåé èçîáðàæåíèé (á) ãäå ai � 0; R — ðàçìåðíîñòü äàííîãî ìíîæåñòâà (÷èñëî åãî ýëåìåíòîâ) èëè ðàçìåðíîñòü âåòâè êàæäîãî óðîâíÿ ÏÈ ñåòè (îïðåäåëÿåòñÿ ðàçìåðíîñòüþ âõîäíîãî èçîáðàæåíèÿ); ak , k R�1, , — ýëåìåíòû ïîäìíîæåñòâ, ñîñòîÿùèõ èç îäèíàêîâûõ ýëåìåíòîâ; nk — ÷èñëî ýëåìåíòîâ â k-ì ïîäìíîæåñòâå (ò.å. êðàòíîñòü ÷èñëà ai ); a j* — ýëåìåíò ìíîæåñòâà { }ak , âûáðàííûé íà j* -ì øàãå, j R* ,� 1 ; a0 0� ; n0 0� . Ïîñëå ïîñòðîåíèÿ ñòðóêòóðû äâóõ ñåòåé îïðåäåëÿþòñÿ óñðåäíåííûå çíà÷åíèÿ âçâåøèâàþùèõ êîýôôèöèåíòîâ è êîýôôèöèåíòû íàñòðîéêè (1), íà îñíîâàíèè êîòîðûõ ôîðìèðóåòñÿ íîðìèðóþùåå óðàâíåíèå (4). Åñëè ñðåäíåå çíà÷åíèå ai t îêðóãëÿåòñÿ äî áëèæàéøåãî öåëîãî, òî âûïîëíÿåòñÿ âûçîâ ïîäïðîãðàììû PosNegNets, ñ ïîìîùüþ êîòîðîé ïðîèñõîäèò ôîðìè- ðîâàíèå äâóõ ñîåäèíåííûõ ÏÈ ñåòåé äëÿ îáðàáîòêè ïîëîæèòåëüíûõ è îòðèöàòåëüíûõ ðàçíîñòíûõ ñîñòàâëÿþùèõ. Àëãîðèòì èõ ôîðìèðîâàíèÿ àíàëîãè÷åí àëãîðèòìó ôîðìèðîâàíèÿ ñòðóêòóðû ñåòåé äëÿ èçîáðàæåíèé. Çàòåì ñ ïîìîùüþ (5) îïðåäåëÿåòñÿ íîðìèðóþùèé êðèòåðèé äëÿ âñåé òðàñ- ñû â öåëîì ñ ïîñëåäóþùåé êëàññèôèêàöèåé èçîáðàæåíèé íà õîðîøèå è ïëîõèå â ñîîòâåòñòâèè ñ (6).  ñëó÷àå, åñëè ïîðîãîâûé êðèòåðèé îïðåäå- ëåí, âûïîëíÿåòñÿ ïîâòîðíàÿ êëàññèôèêàöèÿ. Ðàññìîòðèì àëãîðèòì ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè ôðàãìåíòîâ òðàññû (ðèñ. 3). Èçîáðàæåíèå ôðàãìåíòà ëàçåðíîé òðàññû, ïîïàâøåå íà âõîä ñèñ- òåìû, ïðîõîäèò ñëåäóþùèå ýòàïû îáðàáîòêè: 1. Îïðåäåëåëÿåì ìàêñèìóì ÿðêîñòè ôðàãìåíòà äëÿ ïðîöåññà ôîðìè- ðîâàíèÿ n êðàåâûõ ëèíèé. 2. Ïîñëå îïðåäåëåíèÿ íåîáõîäèìîãî ÷èñëà êîíòóðîâ îïðåäåëÿåì èõ ãåîìåòðè÷åñêèå öåíòðû è íàõîäèì ñðåäíèå ïàðàìåòðû äëÿ âñåãî êàäðà. 3. Èñïîëüçóÿ îáó÷àåìóþ âûáîðêó è óñðåäíåííûå ïàðàìåòðû êàäðà, ôîðìèðóåì ïðåäåëû òóííåëÿ. 4. Ïðîâåðÿåì, âõîäÿò ëè ðàññ÷èòàííûå ïàðàìåòðû êàäðà â òóííåëü. Íà îñíîâå äàííîé ïðîâåðêè âûïîëíÿåì êëàññèôèêàöèþ èçîáðàæåíèé êàäðà. Åñëè èçîáðàæåíèå êëàññèôèöèðîâàëîñü êàê ïëîõîå, ïðîâîäèì êîððåêöèþ ïàðàìåòðîâ èçîáðàæåíèÿ, çàíîñèì èõ â îáó÷àåìóþ âûáîðêó è âûïîëíÿåì äîïîëíèòåëüíîå îáó÷åíèå ñåòè. Ïðîãðàììíîå ìîäåëèðîâàíèå è ýôôåêòèâíîñòü ïðèìåíåíèÿ ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ äëÿ áûñòðîãî ðàñïîçíàâàíèÿ èçîáðàæåíèé ïÿòåí ëà- çåðíûõ ïó÷êîâ. Äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ ðàçðàáîòàíî ïðî- ãðàììíîå ñðåäñòâî, ïðåäíàçíà÷åííîå äëÿ îáðàáîòêè è êëàññèôèêàöèè èçî- áðàæåíèé ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ (ðèñ. 4, ñì. âêëåéêó). Ïðåäñòàâëåííàÿ ýêðàííàÿ ôîðìà ñîçäàííîãî ïðîãðàììíîãî ñðåäñòâà ðàçäåëåíà íà äâå ÷àñòè: â ëåâîé ÷àñòè ðàñïîëîæåíà ïàíåëü îáðàáîòêè ýòàëîííîãî êàäðà òðàññû èçîáðàæåíèé ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ, â ïðàâîé — ïàíåëü îáðà- Ë.È. Òèì÷åíêî, Â.Â. Øïàêîâè÷, Í.È. Êîêðÿöêàÿ 66 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2013. V. 35. ¹ 1 áîòêè òåêóùåãî êàäðà òðàññû èçîáðàæåíèé ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ.  íèæíåé ÷àñòè íàõîäèòñÿ èíôîðìàöèÿ î ïàðàìåòðàõ êàäðà, èíôîðìàöèÿ î òðàññå, â êîòîðîé ñîäåðæèòñÿ êàäð, íàçâàíèå ôàéëà êàäðà, ÷èñëî êàäðîâ â òðàññå è ðàñïîëîæåíû ñëåäóþùèå âêëàäêè: ïîñòðîåíèå ãðàôà ñåòè, êîòîðûé ìîæíî ïîëó÷èòü è ñîõðàíèòü â âèäå ôàéëà ãðàôà ÏÈ ñåòè; îáðàáîòêà ôðàãìåíòîâ òðàññû (âûïîëíÿåòñÿ îáðàáîòêà ëþáîãî ôðàã- ìåíòà òðàññû); ñðàâíåíèå èçîáðàæåíèé (âûïîëíÿåòñÿ ñðàâíåíèå è êëàññèôèêàöèÿ èçîá- ðàæåíèé ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ); Ìîäåëèðîâàíèå ìåòîäà ïàðàëëåëüíî-èåðàðõè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2013. Ò. 35. ¹ 1 67 Íà÷àëî Îïðåäåëåíèå ìàêñèìàëüíîé ôðàãìåíòà òðàññû ÿðêîñòè Îáðàçîâàíèå êðàåâûõ ëèíèé ×èñëî îáðàçîâàííûõ ëèíèé ïðåâûøàåò èçáðàííîå? Äà Íåò Êîíåö Îïðåäåëåíèå öåíòðîâ è óñðåäíåííûõ ïàðàìåòðîâ êàäðà êîíòóðîâ Èñïîëüçîâàíèå îáó÷àåìîé âûáîðêè êàäðîâ Ôîðìèðîâàíèå ãðàíèö òóííåëÿ Ïàðàìåòðû ïîïàäàþò â òóííåëü? èçîáðàæåíèÿÄà Íåò Õîðîøåå èçîáðàæåíèå Ïëîõîå èçîáðàæåíèå Êîððåêöèÿ ïàðàìåòðîâ Ðèñ. 3. Àëãîðèòì ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè ôðàãìåíòîâ òðàññû îïðåäåëåíèå ýíåðãåòè÷åñêèõ öåíòðîâ (îïðåäåëÿþòñÿ ýíåðãåòè÷åñêèå öåíòðû èçîáðàæåíèé ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ, à òàêæå âûïîëíÿåòñÿ îáó- ÷åíèå ÏÈ ñåòè). Ýôôåêòèâíîñòü ðàçðàáîòàííûõ àëãîðèòìîâ è ñîçäàííûõ íà èõ îñíîâå àïïàðàòíî-ïðîãðàììíûõ ñðåäñòâ ïîäòâåðæäàþò äàííûå, ïðåäñòàâëåííûå â òàáëèöå, íà îñíîâàíèè êîòîðûõ ìîæíî ñäåëàòü âûâîä î òîì, ÷òî ïðåä- ëîæåííûé ìåòîä, àëãîðèòìû è ïðîãðàììíî-àïïàðàòíûå ñðåäñòâà, ïîçâî- ëÿþò èçìåðÿòü êîîðäèíàòû ýíåðãåòè÷åñêèõ öåíòðîâ èçîáðàæåíèé ôðàã- ìåíòîâ ëàçåðíûõ òðàññ ñ ïîìîùüþ íîðìèðóþùåãî óðàâíåíèÿ ñ òî÷íîñòüþ íå áîëåå ÷åì 0,01 ý.ð. Êàê âèäíî èç òàáëèöû, èçâåñòíûå ïðîãðàììíî- àïïàðàòíûå ñðåäñòâà (íàïðèìåð, íà îñíîâå îïðåäåëåíèÿ öåíòðà òÿæåñòè ìåòîäîì ìîìåíòíûõ ïðèçíàêîâ [16, 17]) ýôôåêòèâíåå ïðèáëèçèòåëüíî â 1,5 ðàçà. Ïðè ýòîì ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî âðåìÿ, íåîáõîäèìîå äëÿ ïðåäâà- ðèòåëüíîé è ñåòåâîé îáðàáîòêè èçîáðàæåíèé ôðàãìåíòîâ ëàçåðíûõ òðàññ, ñîêðàùàåòñÿ. Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé è ôèçè÷åñêîå ìî- äåëèðîâàíèå ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ äëÿ áûñòðîãî ðàñïîçíàâàíèÿ èçîá- ðàæåíèé ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ. Ïðè ïðîâåäåíèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé èñïîëüçîâàíî ÷åòûðå òðàññû, êàæäàÿ èç êîòîðûõ ñîäåðæèò 100 êàäðîâ. Ñ ïîìîùüþ óðàâíåíèÿ (4) îïðåäåëåíû íîðìèðóþùèå ìåðû äëÿ òðàññû ¹ 1 (ðèñ. 5) è âûïîëíåíà êëàññèôèêàöèÿ åå ôðàãìåíòîâ (ðèñ. 6, ñì. âêëåéêó). Êàê âèäíî èç ðèñ. 6, à, õîðîøèå èçîáðàæåíèÿ ñîñòàâëÿþò 18 %.  ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ, êàê ïðàâèëî, íåâîçìîæíî àáñîëþòíî òî÷íî îïðå- äåëèòü ïîëîæåíèå ýíåðãåòè÷åñêèõ öåíòðîâ. Ïîýòîìó äëÿ ïîðîãîâîãî êðè- òåðèÿ óñòàíàâëèâàåì ìåíåå æåñòêèå ðàìêè, èñïîëüçóÿ ñîîòíîøåíèå (7).  ýòîì ñëó÷àå ñðåäíåå çíà÷åíèå õîðîøèõ èçîáðàæåíèé ñîñòàâëÿåò 40 è 59 % Ë.È. Òèì÷åíêî, Â.Â. Øïàêîâè÷, Í.È. Êîêðÿöêàÿ 68 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2013. V. 35. ¹ 1 d 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 Íîìåð ôðàãìåíòà Ðèñ. 5. Ãðàôèê îïðåäåëåíèÿ íîðìèðóþùåé ìåðû äëÿ äàëüíåéøåãî ïðîâåäåíèÿ êëàññèôè- êàöèè ôðàãìåíòîâ òðàññû ¹ 1 (ñì. ñîîòâåòñòâåííî ðèñ. 6, á è â). Äàëåå âûïîëíÿåì îáó÷åíèå ÏÈ ñåòè äëÿ ïîâòîðíîé îáðàáîòêè ïëîõèõ ôðàãìåíòîâ òðàññû. Ïðè ôèçè÷åñêîì ìîäåëèðîâàíèè ìåòîäà ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ è îïðåäå- ëåíèè êîîðäèíàò èçîáðàæåíèé ïðîòÿæåííûõ ëàçåðíûõ òðàññ ñ èñïîëüçîâà- íèåì ãðàôè÷åñêîãî àäàïòåðà Radeon X1300 òðåáóåòñÿ ïðèáëèçèòåëüíî 0,6 ñ äëÿ îáðàáîòêè îäíîãî èçîáðàæåíèÿ. Îáðàáîòêà èçîáðàæåíèé ïðîèñõîäèò íà ãðàôè÷åñêèõ ïðîöåññîðàõ GPU, ÿäðà êîòîðûõ âûïîëíÿþòñÿ íà âñåõ ýëåìåíòàõ, ïîêðûòûõ èñõîäíûì ðåãèîíîì. Åäèíñòâåííûì î÷åâèäíûì ñïî- ñîáîì ðàñ÷åòà ñêàëÿðà îò âõîäíîãî âåêòîðà ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå 1 � 1 èñõîäíûõ ýëåìåíòîâ è ÿäðà, ïðî÷èòûâàåìîãî âî âñåõ çíà÷åíèÿõ îò âõîäíîé òåêñòóðû. Îäíàêî ýòîò ïîäõîä èìååò íåäîñòàòêè. Âî-ïåðâûõ, òîëüêî îäèí èç ïà- ðàëëåëüíûõ ýëåìåíòàðíûõ ïðîöåññîðîâ áóäåò çàíÿò. Âî-âòîðûõ, âîçìîæíî ïðåâûøåíèå ìàêñèìóìà, ðàçðåøåííîãî øåéäåðíîé äëèíîé è ñòàòè÷åñêîé èíñòðóêöèåé ðàñ÷åòà íà íåêîòîðûå òåõíè÷åñêèå ñðåäñòâà. Ïîýòîìó áóäåì âûïîëíÿòü ïàðàëëåëüíîå äåéñòâèå ñîêðàùåíèÿ, îñíîâàííîå íà ãëîáàëüíûõ ìåòîäàõ êîììóíèêàöèè íà ïàðàëëåëüíûõ êîìïüþòåðàõ. Ïàðàëëåëüíîå âû÷èñëåíèå íà GPU îáåñïå÷èâàåò êîððåêöèþ ðàçìåðîâ âõîäíîé è èñõîäíîé òåêñòóð è ýëåìåíòîâ èíäåêñîâ. Äëÿ ðàññìàòðèâàåìîãî âåêòîðà Ì äëèíû Ì âûõîä èç ïåðâîãî øàãà ñîñòàâëÿåò M/2 ñ òåêñòóðîé M/2. Äëÿ êàæäîãî èç ýëåìåíòîâ âåêòîðà Ì êîîðäèíàòû äëÿ âõîäíîé òåêñ- òóðû ñêîððåêòèðîâàíû òàê, ÷òî îíè ñîîòâåòñòâóþò ðîçúåäèíåííûì 2 � 2 Ìîäåëèðîâàíèå ìåòîäà ïàðàëëåëüíî-èåðàðõè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2013. Ò. 35. ¹ 1 69 Ïàðàìåòð Ïîêàçàòåëè ïðîãðàììíî-àïïàðàòíîãî ñðåäñòâà èçâåñòíîãî [19] 1 ïðåäëàãàåìîãî 2 Ñðåäíÿÿ âåëè÷èíà õîðîøèõ ôðàãìåíòîâ òðàññ (%) 50 18 Ñðåäíÿÿ âåëè÷èíà êîððåêòíîãî ðàñïîçíà- âàíèÿ (%) 84,8 94 Òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî öåíòðà è ýëåìåíòîâ ðàçëîæåíèÿ (ý.ð) 1,2 0,01 Ñðåäíåå âðåìÿ ðàñïîçíàâàíèÿ ñåòåâîé îáðàáîòêè (ñ) 8,4 1,52 Ñðåäíåå âðåìÿ ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîò- êè ôðàãìåíòîâ òðàññû (ñ) 3,32 0,6 Ïðèìå÷àíèÿ: 1 — öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð, ìåòîä ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ íà îñíîâå Q-ðàç- ëîæåíèÿ; 2 — ãðàôè÷åñêèé ïðîöåññîð, ìåòîä îáó÷åíèÿ ÏÈ ñåòè íà îñíîâå íîðìèðóþùåãî óðàâíåíèÿ Ñðàâíèòåëüíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ñðåäñòâ ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ ñóáîáëàñòÿì, çíà÷åíèÿ â êîòîðûõ çàòåì ñðàâíèâàþòñÿ. Ïðîöåäóðà ðåêóð- ñèâíî ïîâòîðÿåòñÿ, ïîêà òåêñòóðà 2 � 2 íå áóäåò óìåíüøåíà äî ôèíàëüíîãî çíà÷åíèÿ 1 � 1 ñêàëÿðíîé òåêñòóðîé. Ñëåäóþùèå ñåðèè èçîáðàæåíèé ïîäûòîæèâàþò ïåðâûé øàã ñîêðàùå- íèÿ àëãîðèòìà 8 � 8 âõîäíîé òåêñòóðû (ðèñ. 7, ñì. âêëåéêó). Êàæäûé èñõîä- íûé ýëåìåíò, ïðåäñòàâëåííûé íà ðèñ. 7, à, ñîäåðæèò ìåñòíûé ìàêñèìóì ïåðåäà÷è 2 � 2 ñóáîáëàñòè âî âõîäíîé òåêñòóðå. Ïðè îïðåäåëåíèè êîîðäèíàò ýíåðãåòè÷åñêèõ öåíòðîâ ôðàãìåíòîâ òðàññû ¹ 1 âûÿâëåíû ñëåäóþùèå ñòàòèñòè÷åñêèå çàêîíîìåðíîñòè. Ïðè îáðàáîòêå 100 èçîáðàæåíèé ëàçåðíîé òðàññû 18 % ñîñòàâëÿþò õîðîøèå èçîáðàæåíèÿ è 82 % — ïëîõèå. Ïðè ýòîì ñðåäíåå çíà÷åíèå d äëÿ õîðîøèõ èçîáðàæåíèé ñîñòàâèëî 80 %, à äëÿ ïëîõèõ — 42 %. Ãðàôè÷åñêàÿ èíòåðïðåòàöèÿ îïðåäåëåíèÿ êîîðäèíàò ýíåðãåòè÷åñêèõ öåíòðîâ ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 8 (ñì. âêëåéêó) èç êîòîðîãî âèäíî, ÷òî õîðî- øèå èçîáðàæåíèÿ ñîñòàâèëè 82 % (ïî ñðàâíåíèþ ñ 18 %). Âûâîäû  ðåçóëüòàòå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè èñ- ïîëüçîâàíèè ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà ÷èñëî õîðîøèõ ôðàãìåíòîâ òðàññ ñîñòàâëÿåò â ñðåäíåì 18 %.  ðåçóëüòàòå àíàëîãè÷íûõ ýêñïåðèìåíòîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì èçâåñòíûõ ìåòîäîâ [19] ýòî ÷èñëî ñîñòàâèëî 50 %. Îäíà- êî ïîñëå îáó÷åíèÿ ÏÈ ñåòè ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñîñòàâèëè ñîîòâåòñò- âåííî 79 è 65 %. Óñòàíîâëåíî òàêæå, ÷òî êîððåêòíîå ðàñïîçíàâàíèå ñîñ- òàâëÿåò ñîîòâåòñòâåííî 94 % è 84,8 %. Ïðåäëàãàåìûé ìåòîä ìîæåò áûòü ïðèìåíåí â îïòè÷åñêèõ ñèñòåìàõ ñâÿçè è íàâèãàöèè, à òàêæå óñòðîéñòâàõ îáðàáîòêè èçîáðàæåíèé ñðåäñòâ ÏÈ ïðå- îáðàçîâàíèÿ ñ ôîðìèðîâàíèåì íîðìèðóþùåãî óðàâíåíèÿ äëÿ áûñòðîãî ðàñ- ïîçíàâàíèÿ äèíàìè÷íûõ èçîáðàæåíèé, à èìåííî èçîáðàæåíèé ïÿòåí ëàçåð- íûõ ïó÷êîâ. The authors of the article consider conditions, necessary for development of the method and com- puter facilities for parallel-hierarchical image transformation, using highly productive GPU- adapters. The mathematical models for the parallel-hierarchical (PH) network and a method for PH network training to recognize dynamic patterns have been developed. Ë.È. Òèì÷åíêî, Â.Â. Øïàêîâè÷, Í.È. Êîêðÿöêàÿ 70 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2013. V. 35. ¹ 1 ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ 1. Àäèíåö À., Âîåâîäèí Âë. Ãðàôè÷åñêèé âûçîâ ñóïåðêîìïüþòåðàì // Îòêðûòûå ñèñòå- ìû. — 2008. — ¹ 4. — [Åëåêòðîííèé ðåñóðñ] Ðåæèì äîñòóïà: http://www.osp.ru/os/ 2008/04/5114497/. 2. Ñêðèáöîâ Ï.Â., Äîëãîïîëîâ À.Â. Ñðàâíåíèå ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ãðàôè÷åñêèõ óñêîðè- òåëåé è öåíòðàëüíîãî ïðîöåññîðà ïðè âû÷èñëåíèÿõ äëÿ áîëüøèõ îáúåìîâ îáðàáàòû- âàåìûõ äàííûõ // Íåéðîêîìïüþòåðû: ðàçðàáîòêà, ïðèìåíåíèå. — 2007. — ¹ 9. — Ñ. 421— 425. 3. Acceleware âûïóñòèëà ïåðâûé â ìèðå êîììåð÷åñêè äîñòóïíûé êëàñòåð íà áàçå GPU NVIDIA // Æóðíàë iXBT.com. — 2009. — ¹ 10. — [Åëåêòðîííèé ðåñóðñ] Ðåæèì äîñòóïà: http://www.ixbt.com/news/all/index.shtml?10/63/33. 4. Chitty D.M. A data parallel approach to genetic programming using programmable graphics hardware «GECCO 07» // Proc. of the 9th annual conf. on genetic and evolutionary compu- tation. —1991. — Vol. 2. — Ð. 1566 —1573. 5. Luo Z., Liu H., Wu X. Artificial neural network computation on graphic process unit «IJCNN ’05» // Proc.of the IEEE International Joint Conf. on Neural Networks. — 2005. — Vol. 1. — P. 622—626. 6. Li J.M., Wan D.L., Chi Z.X., Hu X. P. A parallel particle swarm optimization algorithm based on fine-grained model with GPU accelerating // J. of Harbin Institute of Technology.— 2006. — Vol. 38, N 12. — P. 2162—2166. 7. Xu R., Wunsch II D.C. Clustering// IEEE — Hoboken, NJ : Wiley Press, 2008. 8. Everitt D., Landau S., Leese M. Clustering analysis. 4th edition. — London, UK : Arnold, 2001. 9. Wunsch II D.C. ART properties of interest in engineering applications //Proc. IEEE/INNS International Joint Conf. on Neural Networks. — Atlanta, GA, 2009. 10. Knuth D. The Art of Computing Programming: Fundamental Algorithms. 3rd Edition. — 1997. — Vol. 1. Addison-Wesley. 11. Martnez-Zarzuela M., Pernas F., de Pablos A. et al. Adaptative Resonance Theory Fuzzy Networks Parallel Computation Using CUDA // Bio-Inspired Systems: Computational and Ambient Intelligence. — 2009. — Vol. 5517. — P. 149 — 156. 12. Gorchetchnikov M., Ames H., Versace M. Simulating Biologically Realistic Neural Models on Graphics Process Units // ICCNS, 2008. — Boston, MA. 13. Meuth R.J. GPUs surpass computers at repetitive calculations // Potentials, IEEE. —2007. — Vol. 26, N 6. — P. 12—23. 14. Martin A.J., Burns S.M., Lee T.K. et al. The design of an asynchronous microprocessor//Ad- vanced Res// VLSI: Proc. Decennial Caltech Conf. — MIT Press Cambridge, MA, 1986. 15. Sejun Kim. A GPU based Parallel Hierarchical Fuzzy ART Clustering// Advanced Res, 2003. 16. Ïðýòò Ó. Öèôðîâàÿ îáðàáîòêà èçîáðàæåíèé.  2-õ êí. — Ì. : Ìèð, 1982. — Ò. 1. — 310 ñ., Ò. 2. — 790 ñ. 17. Ïðèìåíåíèå öèôðîâîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ / Ïîä ðåä. Ý. Îïïåíãåéìà. — Ì. : Ìèð, 1980. — 545 ñ. 18. Ïîãðåáíîé Â.À. Áîðòîâûå ñèñòåìû îáðàáîòêè ñèãíàëîâ. — Ê. : Íàóê. äóìêà, 1984. — 216 ñ. 19. Òèì÷åíêî Ë.È., Ìåëüíèêîâ Â.Â., Êîêðÿöêàÿ Í.È. Ìåòîä îðãàíèçàöèè ïàðàëëåëüíî- èåðàðõè÷åñêîé ñåòè äëÿ ðàñïîçíàâàíèÿ îáðàçîâ. // Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç. — 2011. — ¹ 1. — C. 152—163. Ïîñòóïèëà 14.06.12; ïîñëå äîðàáîòêè 26.10.12 Ìîäåëèðîâàíèå ìåòîäà ïàðàëëåëüíî-èåðàðõè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2013. Ò. 35. ¹ 1 71 ÒÈÌ×ÅÍÊÎ Ëåîíèä Èâàíîâè÷, ä-ð òåõí. íàóê, ïðîôåññîð, çàâ. êàôåäðîé òåëåêîììóíèêà- öèîííûõ òåõíîëîãèé è àâòîìàòèêè Ãîñóäàðñòâåííîãî ýêîíîìèêî-òåõíîëîãè÷åñêîãî óíèâåðñè- òåòà òðàíñïîðòà.  1979 ã. îêîí÷èë Âèííèöêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èí-ò. Îáëàñòü íàó÷íûõ èñ- ñëåäîâàíèé — ñèñòåìû èñêóññòâåííîãî èíòåëëåêòà. ØÏÀÊÎÂÈ× Âèêòîðèÿ Âàñèëüåâíà, àñïèðàíò êàôåäðû òåëåêîììóíèêàöèîííûõ òåõíîëîãèé è àâòîìàòèêè Ãîñóäàðñòâåííîãî ýêîíîìèêî-òåõíîëîãè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà òðàíñïîðòà, êî- òîðûé îêîí÷èëà â 2008 ã. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — ðàñïîçíàâàíèå äèíàìè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé. ÊÎÊÐßÖÊÀß Íàòàëüÿ Èâàíîâíà, êàíä. òåõí. íàóê, äîöåíò êàôåäðû òåëåêîììóíèêàöèîííûõ òåõíîëîãèé è àâòîìàòèêè Ãîñóäàðñòâåííîãî ýêîíîìèêî-òåõíîëîãè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà òðàíñïîðòà.  1973 ã. îêîí÷èëà Âèííèöêèé ïåäàãîãè÷åñêèé èí-ò. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäî- âàíèé — ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå ïàðàëëåëüíûõ ïðîöåññîâ. 72 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2013. V. 35. ¹ 1 Ë.È. Òèì÷åíêî, Â.Â. Øïàêîâè÷, Í.È. Êîêðÿöêàÿ Ðèñ. 4. Ýêðàííàÿ ôîðìà ñðåäñòâà ÏÈ ïðåîáðàçîâàíèÿ äëÿ áûñòðîãî ðàñïîçíàâàíèÿ èçîá- ðàæåíèé ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ Ðèñ. 6. Äèàãðàììà êëàññèôèêàöèè õîðîøèõ è ïëîõèõ èçîáðàæåíèé ïÿòåí ëàçåðíûõ ïó÷êîâ ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ ïîðîãîâîãî êðèòåðèÿ (6) X Y, 100 80 60 40 X Y a á 100 80 60 40 1 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 Íîìåð ôðàãìåíòà X Y Ðèñ. 8. Ãðàôèêè êîîðäèíàò ýíåðãåòè÷åñêèõ öåíòðîâ ôðàãìåíòîâ òðàññû ¹ 1, ïîëó÷åííûå äî (à) è ïîñëå îáó÷åíèÿ ÏÈ ñåòè (á) 30 65 66 67 24 59 70 56 71 67 69 70 55 71 4 58 69 62 50 60 46 49 61 52 46 1 48 40 61 51 44 43 38 64 68 35 37 28 39 49 53 42 41 52 47 57 15 17 38 29 64 31 32 33 35 34 19 11 21 22 23 68 25 26 10 20 6 13 14 15 16 17 47 2 3 57 5 12 7 8 30 65 66 67 24 59 70 56 71 67 69 70 55 71 4 58 69 62 50 60 46 49 61 52 46 1 48 40 61 51 44 43 38 64 68 35 37 28 39 49 53 42 41 52 47 57 15 17 38 29 64 31 32 33 35 34 19 11 21 22 23 68 25 26 10 20 6 13 14 15 16 17 47 2 3 57 5 12 7 8 a á Ðèñ. 7. Ñõåìà îáðàáîòêè ïèêñåëåé ñ èñïîëüçîâàíèåì ãðàôè÷åñêîãî àäàïòåðà Radeon X1300: ñëåâà — âõîäíàÿ òåêñòóðà, ñïðàâà — ðåçóëüòàò ïåðâîãî ñîêðàùåíèÿ; çåëåíûì öâå- òîì îáîçíà÷åíû èñõîäíûå ýëåìåíòû (à), îðàíæåâûì öâåòîì — ìàêñèìóì, ôîðìèðóþ- ùèéñÿ âî âòîðîì ðÿäó èçîáðàæåíèé (á) << /ASCII85EncodePages false /AllowTransparency false /AutoPositionEPSFiles true /AutoRotatePages /None /Binding /Left /CalGrayProfile (Dot Gain 20%) /CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2) /sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CannotEmbedFontPolicy /Error /CompatibilityLevel 1.4 /CompressObjects /Tags /CompressPages true /ConvertImagesToIndexed true /PassThroughJPEGImages true /CreateJDFFile false /CreateJobTicket false /DefaultRenderingIntent /Default /DetectBlends true /DetectCurves 0.0000 /ColorConversionStrategy /CMYK /DoThumbnails false /EmbedAllFonts true /EmbedOpenType false /ParseICCProfilesInComments true /EmbedJobOptions true /DSCReportingLevel 0 /EmitDSCWarnings false /EndPage -1 /ImageMemory 1048576 /LockDistillerParams false /MaxSubsetPct 100 /Optimize true /OPM 1 /ParseDSCComments true /ParseDSCCommentsForDocInfo true /PreserveCopyPage true /PreserveDICMYKValues true /PreserveEPSInfo true /PreserveFlatness true /PreserveHalftoneInfo false /PreserveOPIComments true /PreserveOverprintSettings true /StartPage 1 /SubsetFonts true /TransferFunctionInfo /Apply /UCRandBGInfo /Preserve /UsePrologue false /ColorSettingsFile () /AlwaysEmbed [ true ] /NeverEmbed [ true ] /AntiAliasColorImages false /CropColorImages true /ColorImageMinResolution 300 /ColorImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleColorImages true /ColorImageDownsampleType /Bicubic /ColorImageResolution 300 /ColorImageDepth -1 /ColorImageMinDownsampleDepth 1 /ColorImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeColorImages true /ColorImageFilter /DCTEncode /AutoFilterColorImages true /ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG /ColorACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /ColorImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000ColorACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000ColorImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasGrayImages false /CropGrayImages true /GrayImageMinResolution 300 /GrayImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageMinDownsampleDepth 2 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /GrayImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000GrayACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000GrayImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasMonoImages false /CropMonoImages true /MonoImageMinResolution 1200 /MonoImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict << /K -1 >> /AllowPSXObjects false /CheckCompliance [ /None ] /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputConditionIdentifier () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName () /PDFXTrapped /False /Description << /CHS <FEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002> /CHT <FEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002> /DAN <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> /DEU <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> /ESP <FEFF005500740069006c0069006300650020006500730074006100200063006f006e0066006900670075007200610063006900f3006e0020007000610072006100200063007200650061007200200064006f00630075006d0065006e0074006f00730020005000440046002000640065002000410064006f0062006500200061006400650063007500610064006f00730020007000610072006100200069006d0070007200650073006900f3006e0020007000720065002d0065006400690074006f007200690061006c00200064006500200061006c00740061002000630061006c0069006400610064002e002000530065002000700075006500640065006e00200061006200720069007200200064006f00630075006d0065006e0074006f00730020005000440046002000630072006500610064006f007300200063006f006e0020004100630072006f006200610074002c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000200079002000760065007200730069006f006e0065007300200070006f00730074006500720069006f007200650073002e> /FRA <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> /ITA <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> /JPN <FEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002> /KOR <FEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002e> /NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit. De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 5.0 en hoger.) /NOR <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> /PTB <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> /SUO <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> /SVE <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> /ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing. Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 5.0 and later.) >> /Namespace [ (Adobe) (Common) (1.0) ] /OtherNamespaces [ << /AsReaderSpreads false /CropImagesToFrames true /ErrorControl /WarnAndContinue /FlattenerIgnoreSpreadOverrides false /IncludeGuidesGrids false /IncludeNonPrinting false /IncludeSlug false /Namespace [ (Adobe) (InDesign) (4.0) ] /OmitPlacedBitmaps false /OmitPlacedEPS false /OmitPlacedPDF false /SimulateOverprint /Legacy >> << /AddBleedMarks false /AddColorBars false /AddCropMarks false /AddPageInfo false /AddRegMarks false /ConvertColors /ConvertToCMYK /DestinationProfileName () /DestinationProfileSelector /DocumentCMYK /Downsample16BitImages true /FlattenerPreset << /PresetSelector /MediumResolution >> /FormElements false /GenerateStructure false /IncludeBookmarks false /IncludeHyperlinks false /IncludeInteractive false /IncludeLayers false /IncludeProfiles false /MultimediaHandling /UseObjectSettings /Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (2.0) ] /PDFXOutputIntentProfileSelector /DocumentCMYK /PreserveEditing true /UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged /UntaggedRGBHandling /UseDocumentProfile /UseDocumentBleed false >> ] >> setdistillerparams << /HWResolution [2400 2400] /PageSize [612.000 792.000] >> setpagedevice