Анотація до роботи:

Шаді М С Хіллес. Нейроподобні методи і засоби ущільнення зображень в комп’ютерних мережах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандита технічних наук за спеціальністю 05.13.13 – обчислювальні машини, системи і мережі. Вінницький національний технічний університет, Вінниця, 2006.

У роботі розглянуто питання кодування (ущільнення) фотореалістичних зображень представлених в цифровій формі. Запропоновано та досліджено методи кодування зображень з використанням нейронних мереж типу двовимірна карта Кохонена, які відрізняються високим рівнем адаптації завдяки введенню додаткового етапу навчання, що забезпечує збільшення коефіцієнта ущільнення і високу якість відновленого після кодування зображення. Запропоновано модифікований метод ущільнення зображень, що базується на покомпонентному кодуванні, відмінністю якого є векторне квантування компонентів зображення з урахуванням особливостей зорового сприйняття кожної компоненти, що підвищує якість відновленого після кодування зображення при малих розмірах карти Кохонена. Дослідження, виконані в дисертації, дозволили розробити програмне забезпечення для виконання ущільнення зображень на основі двовимірних карт Кохонена з використанням середовища Delphi. На прикладі розробки окремих елементів і пристроїв показана можливість апаратурної реалізації запропонованих підходів на основі оптоелектронної елементної бази. Зокрема, запропоновано і реалізовано метод обробки і сортування чисел для нейронних мереж ущільнення зображень, відмінністю якого є використання парного обміну, що підвищує швидкість обробки і сортування масивів даних, а також одержав подальший розвиток метод порівняння чисел для реалізації основної операції формального нейрона, характерною рисою якого є представлення чисел логіко-часовими кодами, що значно спрощує технічну реалізацію нейронних обчислювальних мереж.

У результаті виконання дисертаційної роботи розроблено і досліджено методи, програмні й апаратні засоби ущільнення зображень на основі двовимірних карт Кохонена, що самоорганізуються.

Основні наукові результати роботи такі:

1. Запропоновано метод ущільнення зображень на основі нейроних мереж типу двовимірна карта Кохонена, який відрізняється високим рівнем адаптації завдяки введенню додаткового етапу навчання, що забезпечує збільшення коефіцієнта ущільнення і високу якість відновленого після кодування зображення.

2. Запропоновано модифікований метод ущільнення зображень, що базується на покомпонентному кодуванні, відмінністю якого є векторне квантування компонент зображення з урахуванням особливостей зорового сприйняття кожної компоненти, що підвищує якість відновленого після кодування зображення.

3. Уперше запропоновано і реалізовано метод обробки і сортування чисел для нейроних мереж ущільнення зображень, відмінністю якого є використання парного обміну, що підвищує швидкість обробки і сортування масивів даних.

4. Одержав подальший розвиток метод порівняння чисел для реалізації основної операції формального нейрона, характерною рисою, якого є представлення чисел логіко-часовими кодами, що значно спрощує технічну реалізацію нейронних обчислювальних мереж.

Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному:

1. Виконано розрахунок коефіцієнтів нерекурсивних фільтрів, що дозволяють формувати частотні компоненти зображення, і можуть знайти застосування при реалізації інших алгоритмів кодування зображень.

   Дослідження, виконані в дисертації, дозволили розробити програмне забезпечення для виконання ущільнення зображень на основі двовимірних карт Кохонена з використанням середовища Delphi.

   Запропоновано оптоелектронний пристрій порівняння чисел для реалізації основної операції формального нейрона, що характеризується низькими апаратурними витратами, за рахунок введення оптоелектронних квантуючих модулів з розширеними функціональними можливостями в кожну розрядну комірку.

   Розроблені оптоелектронні елементи можуть знайти застосування не тільки в системах ущільнення зображень, але і при розв’язанні інших задач на основі нейронних мереж, таких, як розпізнавання образів, голосів, відбитків пальців, штрихових кодів; перевірка вірогідності підписів; обробка звукових сигналів (поділ, ідентифікація, локалізація); автоматичне пілотування; адаптивна робототехніка.

   Отримані в роботі результати дозволяють вирішити важливу наукову задачу збільшення коефіцієнта ущільнення зображень, представлених у цифровій формі, за рахунок застосування нейронних мереж типу двовимірна карта Кохонена.

   Достовірність представлених результатів забезпечується коректністю і строгістю постановки задачі, математичних перетвореннях, що базуються на основних положеннях теорії цифрової обробки сигналів, теорії функцій нейронної логіки, а також результатами експериментальних досліджень і комп’ютерного моделювання.

   Запропоновані в роботі оптоэлектронні нейронні елементи на основі біспін-приладів можуть стати основою при технічній реалізації нейронних мереж для ущільнення зображень, оскільки вони характеризуються відносною простотою, що дуже важливо при побудові мереж з великою інформаційною ємністю.

   Результати роботи можуть бути використані як у подальших дослідженнях ущільнення зображень на основі нейронных мереж, так і при створенні промислових програмних і технічних засобів ущільнення зображень, оскільки вже досягнуті коефіцієнти ущільнення складають 10-30 для більшості зображень і не уступають, а навіть перевершують такий відомий стандарт ущільнення зображень як JPEG.

Публікації автора:

1. Колесницький О.К., Василецький С.А., Шаді М. Хіллєс. Експериментальні дослідження оптоелектронних нейронних елементів на біспін-приладі // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2003. – № 4. – С. 24-31.

2. Колесницький О.К., Василецький С.А., Хиллес Шади Мазин. Математическое моделирование оптоэлектронного частотно-динамического нейронного элемента // Тези доповідей сьомої міжнародної науково-технічної конференції “Контроль і управління в складних системах”. (КУСС – 2003). - Вінниця: УНІВЕРСУМ - Вінниця.- 2003. – С. 71.

3. Колесницький О.К., Василецький С.А., Ш. М. Хиллес. Математическое и компьютерное моделирование оптоэлектронного частотно-динамического нейронного элемента // Матеріали сьомої міжнародної науково-технічної конференції “Контроль і управління в складних системах”. (КУСС – 2003). - Вінниця: УНІВЕРСУМ - Вінниця. - 2003. – С. 53-56.

4. Кожем'яко В.П, Майданюк В.П., Теренчук А.Т., Хіллес Шаді Мазін. Адаптивний до контурів двовимірний аналіз і синтез // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. – 2002. - № 2 (4). – С. 44-49.

5. Патент України № 66625 А, МКІ G06F7/556. Оптоелектронний пристрій віднімання десяткових чисел/ Мартинюк Т.Б., Власійчук В.В., Беспалов Д.С., Хіллес Шаді ; заявлено 11.08. 2003, опубліковано 17.05.2004. Бюл. № 5. – 7 c.

6. Кожем’яко В.П., Майданюк В.П., Хіллес Шаді Мазін. Ущільнення зображень за допомогою нейронних мереж // Прикладна серія: Збірник наукових праць. Наука і молодь. - К.: НАУ. - 2004. – С. 71-74.

7. Хиллес Шади Мазин. Покомпонентное кодирование и нейронные сети // Матеріали IV Міжнародної наукової конференції студентів та молодих учених. ПОЛІТ. – К.: НАУ. - 2004. – С. 39.

8. Майданюк В.П., Хіллес Шаді Мазін. Формування компонент зображення при адаптивному до контурів двовимірному аналізі і синтезі //Матеріали VII Міжнародної науково-практичної конференції “Наука і освіта” - Дніпропетровськ: Наука і освіта.-2004. – Т. 63. - C. 48-51.

9. Сачанюк Н.В., Асмолова О.В., Хілесь Шади Мазін. Доцільність використання нейронних мереж для реалізації KVP перетворень // Збірник тез доповідей другої міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Оптоелектронні інформаційно-енергетичні технології –2002”. – Вінниця: УНІВЕРСУМ - Вінниця. - 2002. - С. 24.

10. Колесницький О.К., Василецкий С.А. , Хиллес Шади Мазин. Оптоэлектронный частотно-динамический нейронный элемент для импульсных нейронных сетей // Збірник матеріалів конференції “Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах“. – Хмельницький: ПП Ковальський. - 2003. – №10. - С. 29.

11. Мартынюк Т.Б., Аль-Хияри М.М., Майданюк В.П., Хилесь Ш.М. Ассоциативный процессор для сортировки массива данных // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2004. - № 1. – С. 107-109.

12. Майданюк В., Хиллес Шади Мазин Векторное квантование изображений с помощью карты Кохонена // Збірник матеріалів четвертої міжнародної конференції „Інтернет-Освіта-Наука-2004”.– Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця. - 2004. – Т. 2. - С. 631-634.

13. Колесницький О.К., Василецький С.А., Шаді М. Хіллєс. Ефективність імпульсних нейронних елементів // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. – 2004. - № 1 (7). – С. 43-48.

14. Майданюк В.П., Хіллес Шаді Мазін, Мельник С.В. Кодування зображень з використанням SOFM // Інформаційні технології та комп’ютерна інженерія. – 2005. – № 1. – С. 49-52.

15. Майданюк В.П., Хилесь Шади Мазин, Янощук В. Сжатие изображений на основе нейронных сетей // Збірник тез доповідей третьої міжнародної конференції "Оптоелектронні інформаційні технології "Фотонікс ОДС- 2005". – Вінниця: “УНІВЕРСУМ-Вінниця”. - 2005. - С. 57.