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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 MORPHAL59

4.4.2 CAP459

4.4.3 C3PL59

4.5发展趋势60

4.4.4 DAP FORTRAN60

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——MPP81

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-3PL97

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 EGPA212

11.2.5 SPHINX212

11.2.4 HCLM212

11.2.3 GAM212

11.2.2 PCLIP212

11.2.1 PAPIA Ⅰ212

11.2.7二维锥体计算机213

11.2.8网格锥体213

11.2.9 PVM214

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