Uma implementação em VLSI para reconhecimento de padrões de imagens

AUTOR(ES)

Josemir da Cruz Alexandrino

DATA DE PUBLICAÇÃO

1994

RESUMO

Este trabalho está organizada em duas partes. Um estudo de técnicas e arquiteturas dedicadas ao reconhecimento de padrões de imagens é abordado na primeira parte. A segunda parte apresenta uma implementação em VLSI de um sistema para o reconhecimento de imagem utilizando a arquitetura de rede neural baseada em memórias RAMs. O estudo de técnicas e arquiteturas inclui exemplos de métodos estatísticos, arquiteturas altamente paralelas e redes neurais. Os métodos estatísticos evidenciam a ineficiência das máquinas monoprocessadas convencionais de propósito geral no reconhecimento de padrões, especialmente nas aplicações de tempo real. Arquiteturas multiprocessadas, especificamente concebidas para esta tarefa, apresentam um desempenho elevado mas não conseguem manipular dados como aqueles encontradas nas imagens obtidas na prática, as quais geralmente apresentam algum conteúdo de ruído. Redes neurais são completamente diferentes de arquiteturas baseadas em processadores programáveis. A execução de um programa é substituído pelo treinamento da rede através de um conjunto apropriado de estímulos. Sua capacidade de generalização, isto é, de fornecer respostas adequadas à estímulos para os quais a rede não foi treinada, possibilita o processamento de dados com algum conteúdo de ruído. Elas foram concebidas a partir da observação dos sistemas nervosos naturais e seu funcionamento. Os neurônios podem ser modelados através de computadores convencionais ou dispositivos eletrônicos. A modelagem direta em dispositivos eletrônicos é mais eficiente e pode ser implementada em VLSI. O sistema proposto é constituído de um cartão para IBM PC composto de uma PLD de controle e um número variável de ASICs que implementam as redes neurais. Os ASICs são agrupados em uma matriz, que pode ser dimensionada de acordo com as necessidades da aplicação, com capacidade máxima de 64 chips. As alternativas de projeto relevantes são apresentadas juntamente com a descrição do sistema e seu princípio de funcionamento, o qual foi validado através de um programa simulador escrito em Pascal. Os resultados de simulação obtidos com esse programa validaram o princípio de funcionamento e possibilitaram o dimensionamento de estruturas tais como barramentos e RAMs. Os aspectos de arquitetura do sistema e dos ASICs foram modelados e validados sobre uma descrição em alto nível escrita em VHDL. O uso de metodologias e ferramentas de EDA apropriadas, onde o projeto é dividido em vários níveis hierárquicos com diferentes graus de abstração possibilitou um maior controle do desenvolvimento do projeto, reduzindo as possibilidades de erro de projeto e reduzindo o tempo para sua realização. A arquitetura permite uma implementação física bastante elegante e regular do ASIC, realizada em CMOS 1,2 um. A dissertação é concluída com um resumo dos trabalhos, extensões futuras e algumas considerações a respeito das características e limitações do sistema proposto

ASSUNTO(S)

redes neurais (computação) processamento de imagens circuitos integrados - integração em escala muito ampla reconhecimento de padrões

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