Gerçek zamanlı bir hücresel sinir ağı yapısının tasarımı ve bu yapıyla Gabor filtrelerinin FPGA üzerinde gerçeklenmesi

Abstract

İki boyutlu Gabor filtreleri, frekans ve yön seçici özelliğiyle insan gözüne benzeyen uzaysal band geciren filtrelerdir. Diğer yandan, Gabor filtrelerinin tat, burun ve kulak gibi bir çok gerçeklemesi vardır. Gabor filtrelerinin yapay görme gerçeklemelerindeki en zor yönü yoğun işlem gerektiren yapısıdır.İki boyutlu sürekli uzay Gabor fonksiyonu sinüzoidal dalganın Gauss fonksiyonuyla modüle edilmesinden elde edilir. Sayısal Gabor filtresi Gabor fonksiyonunun uzayda örneklenmesiyle elde edilir ve konvolüsyon şablonu olarak kullanılır. Buna rağmen, şablon boyutları bant genişliğiyle ters orantılı olduğundan dolayı düşük bant genişlikleri için şablon boyutları oldukça büyük olur. 1998'de FIR Gabor filtrelerinin özelliklerine benzeyen bir Gabor benzeri Hücresele Sinir Ağı HSA filtresi 3x3 HSA şablonları ile gerçeklemesi önerilmiştir.Bu tezde, yüksek çözünürlüklü (1080x1920 @60Hz) basit taramalı (progressive) video işaretini işleyebilen bir ayrık zamanlı Gabor benzeri HSA filtresinin tasarımı ve gerçeklemesi yapılmıştır. Gerçeklemedeki hesaplama iş yükünün zamanda bölünmesini temel alan bir yöntem kullanılmştır. Gerçeklenen protipte, 124.4 Mpiksel/s işlem hızında test edilen 50 euler iterasyonu gerçeklenmiştir ve saniyedeki toplam işlem gücü 119 Giga işlemdir.Bu tezde, sabit bir doğrultuda ve hız da hareket eden bir cismin algılanmasında kullanılan hız ayarlı filtrenin (HAF) gerçeklemesi de tartışılmıştır. Bu yapının standart HSA'dan farkı olan birbirini takip eden çerçeveler arasındaki ilişki hız seçiciliğini tanımlamaktadır. HAF'ın sayısal gerçeklemesi için dört iterasyonun yeterli olduğu bir benzetim yöntemi kullanılmıştır. Buna rağmen,varsayılan DVI video arayüzlerinin çerçeveler arasındaki bazı problemlerinden dolayı HAF gerçeklemesi için uygun değillerdir. Sonuç olarak, bu yapı PC benzetimlerin de test edilmiştir ve bir prototip olarak gerçeklemesi yapılmamıştır.