模式识别与图像处理并行计算机系统设计PDF电子书下载

第一篇 引 论 3

第一章模式识别与图像处理（PRIP） 3

1.1 PRIP简介 3

1.2图像处理技术 3

目 录 3

1.3模式识别方法 8

1.3.1统计识别方法 9

1.3.2句法分析方法 11

1.4图像处理系统的一般构成 13

1.4.1计算机组成与结构 13

1.4.2图像处理系统的基本部件 14

本章小结 20

2.1.1“推－拉”模型的建立 21

2.1.2专用机发展的必要性 21

2.1专用机发展的“推－拉”模型 21

第二章PRIP专用机的发展与分类 21

2.1.3专用机发展的可行性 22

2.2 PRIP专用机的分类 24

2.2.1 Danielson分类法 25

2.2.2 Yalamanchili分类法 27

2.2.3 Duff分类法 29

2.3.1 专用机结构设计的关键考虑 32

2.3 PRIP专用机发展概述 32

2.3.2结构的选择及其策略 33

2.3.3现行的PRIP专用机系统 34

本章小结 39

第二篇并行算法及其语言 43

第三章图像处理并行算法 43

3.1算法分析 43

3.1.1并行算法的必要性 43

3.1.2计算的分级 43

3.2.1点和邻域操作 44

3.2像素级并行算法 44

3.2.2变换操作 46

3.2.3几何操作 47

3.3区域级并行算法 48

3.3.1 区域表示 48

3.3.2 区域的性质与关系 49

3.4并行算法的性能评价标准 51

3.4.1运行时间TN(M) 51

3.4.2速度VN(M) 51

3.4.3加速倍数SN(M) 51

3.4.4有效性EN(M) 51

3.4.5开销率QN(M) 51

3.4.6价格PN(M) 51

本章小结 52

4.1.3特定的用途决定了采用特殊的语言 53

4.2.1 PRIP语言 53

4.2 PRIP语言的基本概念 53

4.1 PRIP语言发展的必要性 53

4.1.2新型系统结构需要相应的语言描述 53

4.1.1 通用语言不适应PRIP算法 53

第四章并行图像处理语言 53

4.2.2历史回顾 54

4.2.3发展类型 54

4.3 PRIP语言的命令级分类及其分布 56

4.3.1命令级类型 56

4.3.2命令分类举例 57

4.3.3命令级分布比较 57

4.4并行处理机的PRIP语言 58

4.4.1 MORPHAL 59

4.4.2 CAP4 59

4.4.3 C3PL 59

4.5发展趋势 60

4.4.4 DAP FORTRAN 60

本章小结 62

第三篇并行计算机结构 65

第五章SIMD阵列结构 65

5.1阵列处理机的特点与组成 65

5.1.1 SIMD计算机的特性 65

5.1.2阵列处理机的构成 65

5.1.3阵列处理机的特点 67

5.2阵列处理机的发展 68

5.2.1典型的应用系统 68

5.2.2近期推出的商用设备 69

5.2.3新发展的阵列结构 72

5.2.4发展中的几点结论 77

5.3阵列处理机的设计 77

5.3.1 处理单元PE的设计 77

5.3.2专用程序设计 78

5.3.3微处理机阵列设计 79

5.4一种典型SIMD系统——MPP 81

5.4.1 MPP系统概述 82

5.4.2在图像处理方面的几种应用 84

本章小结 86

第六章流水线结构 87

6.1 串行处理机特点与结构 87

6.1.1 串行处理的必要性 87

6.1.2 串行操作的主要问题 87

6.1.3典型的串行结构 89

6.2流水线的基本概念 91

6.2.1流水线处理的工作原理 91

6.2.2流水线处理机的主要性能 92

6.2.3流水线的分段与分类 94

6.3.1流水线处理机的发展 95

6.3.2算法实现——邻域操作 95

6.3一种流水线处理机设计 95

6.3.3 系统实现——细胞式计算机 96

6.3.4 图像处理语言——C-3PL 97

本章小结 98

第七章MIMD多处理机结构 99

7.1 MIMD多处理机结构原理与特点 99

7.1.1 MIMD多处理机基本概念 99

7.1.2 MIMD多处理机结构 101

7.1.3 多处理机结构特点 102

7.2典型的MIMD结构应用 104

7.2.1 总线结构 104

7.2.2循环结构 105

7.2.3公共存储器结构 106

7.2.4可重构结构 107

7.3.1 网络在图像处理中的应用 109

7.3.2 多处理机系统的结构特征——互联方式 109

7.3图像处理的VLSI网络 109

7.3.3常规的几种网络 110

7.3.4网络性能成本特性 114

本章小结 115

第八章VLSI处理结构 116

8.1 引言 116

8.2 VLSI结构特点 116

8.2.1 VLSI结构 116

8.2.2 VLSI算法 118

8.3某些PRIP算法的VLSI结构 119

8.3.1 DFT和图像滤波的VLSI阵列 119

8.3.2 VLSI实现的FFT处理器 122

8.3.3空域操作阵列 123

8.3.4控制结构 126

8.4基于VLSI细胞阵列处理器 126

8.4.1 图像处理的VLSI细胞阵列处理器 126

8.4.2 VLSI对图像阵列处理机的影响 129

8.4.3 VLSI对流水线图像处理机的影响 131

8.4.4 VLSI对PRIP多处理机的影响 132

8.5 VLSI结构设计举例 133

8.4.5基于VLSI的通用PRIP系统 133

8.5.1模式识别的矩阵计算 134

8.5.2分块矩阵计算 136

8.5.3 VLSI矩阵运算网络 138

8.5.4 VLSI特征析取器和模式分类器 141

8.6 VLSI信号处理应用 142

8.6.1 引言 142

8.6.2信息处理发展回顾 143

8.6.3 VLSI对信号处理的影响 144

8.6.4 VLSI信号处理系统的综合设计 146

本章小结 148

第四篇并行系统的发展 151

第九章Systolic阵列系统 151

9.1 Systolic概念 151

9.2.1 结构模块——细胞元的构造 152

9.2 Systolic阵列结构特点 152

9.2.2 Systolic结构 155

9.2.3 Systolic阵列 162

9.3 Systolic实现的PRIP算法 165

9.3.1矩阵操作 167

9.3.2图像处理算法 172

9.3.3模式识别算法 181

9.4 Systolic系统设计 185

9.4.1设计准则 185

9.4.2细胞元设计 186

9.4.3一种SIMD的Systolic阵列机设计 188

本章小结 194

第十章图像数据库综合系统 195

10.1 图像数据库的研究与开发 195

10.1.1 图像数据库的基本构成 195

10.1.2图像数据库管理 196

10.1.3图像数据库机的研制 199

10.2.1 图像分析与数据库管理综合设计概念 200

10.2图像数据库系统设计 200

10.2.2 Pumps机系统结构 201

10.2.3后端图像数据库管理系统 203

10.2.4 图像处理数据库机（DMIP） 204

10.3综合图像数据库机研究展望 206

本章小结 206

11.1.1锥体结构的特点 207

11.1.2锥体处理元 207

11.1 锥体结构的特点与组成 207

第十一章混合锥体结构 207

11.1.3通讯网络 208

11.1.4二连接与四连接锥体 209

11.2锥体计算机实现 211

11.2.6 EGPA 212

11.2.5 SPHINX 212

11.2.4 HCLM 212

11.2.3 GAM 212

11.2.2 PCLIP 212

11.2.1 PAPIA Ⅰ 212

11.2.7二维锥体计算机 213

11.2.8网格锥体 213

11.2.9 PVM 214

11.2.10基于锥体方法的优化结构 215

11.3典型混合锥体结构 215

11.4机器人视觉锥体结构研究 217

11.4.1 RVS系统 217

11.4.2设计考虑 217

11.4.3锥体结构描述 217

11.4.4系统实现 219

本章小结 219

12.2.1 ANN基本概念 220

12.2 ANN发展概述 220

12.1 引言 220

第十二章神经元网络系统 220

12.2.2 ANN发展过程 222

12.3 ANN学习算法 223

12.3.1 学习算法分类 223

12.3.2几种模式识别应用中的学习模型 224

12.4 ANN结构与实现 230

12.4.1 结构分类 230

12.4.2“激励”函数（Activation Function） 231

12.4.3系统实现 233

12.5 ANN应用实例 235

12.5.1模式分类 235

12.5.2数据压缩 236

12.6一种模糊聚类神经网络系统设计 237

12.6.1 系统设计方法 237

12.6.2模糊聚类学习算法 238

12.6.3并行系统结构 244

12.6.4 Systolic阵列实现 248

本章小结 253

第五篇基于PC的系统及应用 257

第十三章微型机图像处理系统 257

13.1 系统概述 257

13.1.1图像输入设备 257

13.1.2图像输出设备 257

13.1.3微型机配置 258

13.2图像输入接口设计 258

13.2.1设计思想 259

13.2.2硬件系统 262

13.2.3软件实现 263

13.3 图像输入／输出接口开发 264

13.3.1 SDD与SDI概述 265

13.3.2图像输入 265

13.3.3图像输出 267

13.4微型机图像预处理器 272

13.4.1预处理功能 272

13.4.2预处理算法分析 275

13.4.3预处理操作的流水线 278

本章小结 281

第十四章适于流水线处理的纹理分析方法 282

14.1纹理分析概念 282

14.1.1 纹理 282

14.1.2纹理特征 282

14.1.3纹理分析模型 283

14.2三种数字图像纹理分析方法 286

14.2.1灰度与能量共生图像纹理分析方法 287

14.2.2灰度游程长度累加统计纹理分析方法 291

14.2.3 Hadamard变换图像纹理分析方法 292

14.3.1纹理能量模板的变化性质 297

14.3纹理能量模板若干性质的研究 297

14.3.2纹理区域的变化性质 299

本章小结 301

第十五章微型机图像处理系统应用 302

15.1微型机焊接缺欠自动检测系统 302

15.1.1焊缝图像的预处理 302

15.1.2焊接缺欠的识别与分类 303

15.2微型机指纹自动识别系统 308

15.2.1指纹图像的预处理 309

15.2.2指纹的识别与分类 312

15.2.3指纹库的建立与查对 315

15.3遥感图像实时分析系统 318

15.3.1模板纹理特征的图像分类 318

15.3.2适于实时处理的串行流水线结构 320

15.3.3星上遥感图像处理系统模型机 325

本章小结 330

参考文献 331