CC BY
42
Ряшенцева Дарья Ильдаровна
Технологический институт федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге.
E-mail: [email protected].
347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
Тел.: 88634371773.
Кафедра систем автоматического управления; ассистент.
Кирильчик Светлана Валерьевна
E-mail: [email protected].
Кафедра систем автоматического управления; соискатель.
Ryashenceva Daria Ildarovna
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Autonomy Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.
E-mail: [email protected].
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: 88634371773.
Department of Automatic Control Systems; Assistant.
Kirilchik Svetlana Valentinovna
E-mail: [email protected]
The Department of Automatic Control Systems; Competitor.
УДК 004.3
M.А. Аллее, С.В.Соколов, C.M. Ковалев
-
ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ*
Рассматривается одна из проблем в области создания интеллектуальных систем и устройств обработки информации — аппаратная реализация нечетко-логических устройств и систем обработки информации. Указаны недостатки существующих микропроцессорных средств обработки нечеткой информации и рассмотрены альтернативные принципы конструирования нечетко-логических систем обработки информации на основе оптических информационных технологий на примере оптического фаззификатора.
Нечеткая логика; микропроцессор; оптические информационные технологии; опти-.
M.A. Alles, S.V. Sokolov, S.M. Kovalev
«FUZZY-LOGIC ALGORITHMS REALIZATION ON THE BASIS OF OPTIC PROCESSING INFORMATION METHODS»
Article is devoted one of the problems in the field of creation of intelligence processing information systems and devices — hardware realization of processing fuzzy information devices. Disadvantages of the present microprocessor devices fulfilling processing of the fuzzy information are considered. The attention is paid the alternate method of designe of processing fuzzy information devices and systems on the basis of optic information technologies (for examples, the optic fuzzyfication device is devoted).
Fuzzy logic; microprocessor; optic information technologies; optic fuzzyfication device.
* Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 10-07-00158. 192
В последние два десятилетия резко возрос интерес к различным аспектам проблемы интеллектуального управления. Одним из основных направлений, связанных с решением этой проблемы, является использование аппарата нечетких систем: нечетких множеств, нечеткой логики, нечеткого моделирования и т. п. Применение этого аппарата приводит к возможности построения систем управления в ситуациях, когда традиционные методы неэффективны, или вообще неприменимы, из-за отсутствия знаний об объекте управления или сложности его математической формализации [1].
Для эффективной реализации нечетких алгоритмов управления, требующих обработки большого объема информации при малом времени реакции системы , , ориентированных на обработку нечеткой информации практически в реальном .
В настоящее время техническую базу реализации нечетких технологий составляют микропроцессорные средства и микроконтроллеры, основанные на цифровых вычислениях [2]. Однако микропроцессоры и однокристальные микроконтроллеры не способны в полной мере реализовать все потенциальные возможности нечеткой логики по следующим объективным причинам:
♦ их быстродействие ограничено в части реализации ряда сложных нечетких
- , -менным микропроцессорным средствам;
♦ неизбежна ошибка в вычислениях из-за использования цифровых методов
.
Поэтому возникает задача конструирования нового класса вычислительных
,
принципы нечеткой логики.
Анализ современных информационных технологий показывает, что простоту реализации элементарных действий над нечеткими множествами, на которых базируются этапы нечетко-логического вывода [1], а именно:
♦ этап введения нечеткости - фаззификация;
♦ операция пересечения (логическая конъюнкция);
♦ операция объединения (логическая дизъюнкция);
♦ операция дополнения (логическое отрицание);
♦ этап приведения к четкости - дефаззификация;
♦ позволяет получить применение оптоэлектронной технологии и простейших методов оптической схемотехники [3].
,
операции в режиме реального времени, то есть практически мгновенно. При этом отсутствует необходимость в дискретизации и последовательной обработке всех параметров, характеризующих нечеткие множества, что требуется для микропроцессорных схем и регистровых структур [2].
Примером такого класса устройств является оптический фаззификатор.
Оптический фаззификатор - устройство, предназначенное для вычисления в режиме реального времени значения функции:
у = MAX{ a(Xi) ■ p(x^}; a(Xi) e [0;1], p(x^ e [0;1] , (1)
где a(x) - функция принадлежности, описывающая терм нечеткой лингвистиче-
X;
X; - конкретное числовое («четкое») значение входной лингвистической переменной, определенного на базовой шкале X (хьх2,..,хп, где п - определенное число значений базовой шкалы X, х;^ X);
Р(х) - функция принадлежности нечеткого множества, в виде которого пред-х.
. 1.
Оптический фаззификатор содержит:
♦ 1 - источник излучения (ИИ) с интенсивностью п условных единиц;
♦ 2 - оптический п - выходной разветвитель;
♦ 3 - первый линейный оптический транспарант (ЛОТ) с функцией пропус-
______у
>/а(х) ;
♦ 4 - второй ЛОТ с функцией пропускания, пропорцио нальной -^/Р(х) ;
♦ 5 - селектор минимального сигнала (СМС), выполненный в виде СМС, описанного в [4];
♦ УТ 6 - полевой транзистор с управляющим р-п-переходом, включенный по схеме с общим истоком;
♦ Е7 - источник единичного напряжения.
Рис. 1. Оптический фаззификатор
Работа устройства происходит следующим образом. С выхода ИИ 1 световой поток с интенсивностью п уел. ед. поступает на вход п - выходного разветвителя 2. С выходов 21, 22, ...., 2п оптического п - выходного разветвителя 2 световые потоки единичной интенсивности поступают на входы первого линейного оптического транспаранта 3 с функцией пропускания по оси ОХ, пропорциональной -1
функции л/а(х) , на выходах которого формируется плоский оптический поток
с интенсивностью по оси ОХ, пропорциональной функции 1/а(х). Данный оптический поток поступает на входы второго линейного оптического транспаранта 4 с
функцией пропускания по оси ОХ, пропорциональ ной функции -^/Р(х) , на вы-
ходах которого формируется оптический поток с интенсивностью по оси ОХ, пропорциональной функции 1/(а(х)- |3(х)).
Данный оптический поток поступает на соответствующие входы СМС 5. Работа селектора минимального сигнала 5 описана в [А.с. № 1223259 ,СССР, 1986. Селектор минимального сигнала / Соколов С.В. и др.]. С выхода СМС 5 снимается сигнал напряжения, пропорциональный:
1с = —, (3)
С Яг
и = МВД{(1/а(х^ ^(х;))},1= 1, ..., п. (2)
І
(При ЭТОМ очевидно, ЧТО минимум значения функции 1 / а(Хі ) • в(Хі ) опре-
хІ ,
функции а(Хі)^(Хі), і = 1, ..., п).
Выходной сигнал СМС 5 поступает на затвор полевого транзистора VT6.
Ток стока 1с в полевом транзисторе VT 6 определяется как
= и Іс IV
4 с
где Иси - напряжение между истоком и стоком полевого транзистора VT6;
Яс - сопротивление канала полевого транзистора VT6.
Так как напряжение Иси - от источника единичного напряжения Е7, равно единице, а сопротивление канала полевого транзистора VT 6 пропорционально напряжению Изи ("затвор-исток"), поступающему от СМС 5 и пропорциональному
соответствующему значению 1/а(хі) • Р(хі) , то с учетом равенств (2) и (3) ток
стока 1с полевого транзистора VT6 оказывается пропорциональным значению:
1с---------1----------а(хі) Ф(хі),
а(Х;) ф(Х;)
т.е. искомому значению у (у ~ 1С).
Быстродействие оптического фаззификатора определяется динамическими характеристиками селектора минимального сигнала и полевого транзистора. Селектор минимального сигнала, выполненный на лавинных фотодиодах, имеет время срабатывания до 80-100 пс, а полевой транзистор с управляющим р-п-переходом обладает частотным диапазоном до десятка МГц. Для существующих
-
обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.
Применение вычислительных устройств подобного класса позволяет как получить существенный выигрыш в быстродействии, так и упростить конструкцию и процесс функционирования систем управления, благодаря более простой и быстродействующей реализации элементарных операций над нечеткими множествами по сравнению с регистровыми реализациями, описанными в [2].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление. - М.: БИНОМ, 2009.
2. Мелихов А.Н, Баронец ВД. Проектирование микропроцессорных средств обработки нечеткой информации. - Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1990.
3. Акаев А.А., Майоров С.А. Оптические методы обработки информации. - М.: Высшая школа, 1988.
4. Ах. № 1223259 ,СССР, 1986. Селектор минимального сигнала / Соколов С.В. и др.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор В.Е. Золотовский. Аллее Михаил Александрович
Ростовский государственный университет путей сообщения.
Е-таП: [email protected].
344038, . - - , . , 2.
Тел.: 88632726302.
.
Соколов Сергей Викторович
E-mail: [email protected].
Д.т.н.; профессор.
Ковалев Сергей Михайлович E-mail: [email protected].
Д.т.н.; профессор.
Alles Mikhail Aleksandrovich
Rostov State Transport University.
E-mail: [email protected].
2, Rostovskogo Strelkovogo Polka Narodnogo Opolchenia Sq, Rostov-on-Don, 344038, Russia. Phone: +78632726302.
Postgraduate Student.
Sokolov Sergey Viktorovich
E-mail: [email protected].
Dr. of Eng. Sc.; Professor.
Kovalev Sergey Mikhailovich
E-mail: [email protected].
Dr. of Eng. Sc.; Professor.
УДК 681.3.06: 681.323 (519.6)
М.Ю. Гуревич
РАСПОЗНАВАНИЕ МУЛЬТНКОНТУРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ СОРТИРОВКИ
Приводится поставка задачи распознавания мультиконтурных изображений, описана схема распознавания изображений на основе сортировки. Метод обладает параллелизмом в силу максимальной параллельности сортировки.
Распознавание конструируется как идентификация с помощью сортировки экстремальных элементов числовой последовательности, сопоставленной просматриваемым изображениям или их фрагментам.
Контур; распознавание информации; графические изображения.
M.Yu. Gurevich
RECOGNITION OF MULTICONTOURS IMAGES ON THE BASIS OF SORTING
The article gives a delivery problem recognition multicontour imagetions, the scheme of image recognition based on sorting.
The method possesses parallelism by virtue of the maximal parallelism of sorting. Recognition is designed as identification by means of sorting extreme elements of the numerical sequence compared looked through images or their fragments.
Contour; detection of information; graphics.
.
часто встречается необходимость распознать фигуры, состоящие из нескольких контуров, вложенных или пересекающих друг друга. В частности, сюда включается важная задача криминалистики - распознавание отпечатков пальцев.
19б
