一种基于卡尔曼滤波的背景更新算法(3)

第10期 张 锐等:一套二进制向量-矩阵乘法运算的光计算系统!143!

设计上,此系统是一个典型的 4-f 光学系统,实验中利用光强来表示输入输出的数字量。在光源面上,每个LED发光的光强大小是相同的,那么LED发光时就可以表示输入数字为 1 ,不发光表示输入数字为 0 ;在光孔面上,通光孔可在矩阵中表示为 1 ,不通光孔表示为 0 。当亮条纹照在光孔上时,就实现了相乘,即亮条纹照在通光孔上完成了1#1=1运算,亮条纹照在不通光孔上完成1#0=0运算;扇入透镜把光孔面上每一行的光强信息都会聚到接收面上,若光孔面上同一行中只有一路光束通过扇入透镜,实现1+0=1运算,若同一行中有两路光束通过,实现1+1=2运算,以此类推。在接收面上形成明暗条纹的光强都是成比例的,令单通光孔形成条纹光强为 1 ,其他条纹则可按照倍数关系换算成数字量。光路分析表明,此光学向量-矩阵乘法器演示系统可以进行光学向量-矩阵乘法运算。

光学向量-矩阵乘法器所有的乘法、加法都可以同步高效地完成。这种光学系统能够在瞬间完成两个函数(或数值矩阵)之间的相关操作,相当于多个处理器(相当于函数的元素数量)联合在一起并行处理数据,这样的并行处理能力是惊人的,对处理很多领域中要求大计算量的傅氏变换是很有优势的。如果数值矩阵具有1000#1000=106个元素,那么这样的一个光学系统就有可能相当于具有106个处理器的传统超级巨型计算机的处理能力,而且更重要的是,将此光路结构进行紧凑处理后,这样的光学系统体积较小,结构非常简洁,没有传统超级巨型计算机那么庞大和复杂,无论是系统的稳定性还是系统的效率都具有很大的优越性。同时,这样的光学系统可扩展性非常好,只要相关器件技术得到提高,并在光学结构上进行改进,就可以大幅度提高并行计算处理的能力。

参考文献:

2 总 结

此系统是一套可实现4维向量与4#4维矩阵相乘的二进制光学乘法器系统,与传统电子计算机的核心运算器 累加器相比,它具有速度更快、信息量更大、并行度高等特点。此系统具有电子显示和电压输出的功能,只要在光源面上任意输入一组4维向量,同时就会在接收面上数字显示出运算结果,是一套实用性很强的教学科研演示系统。

光学向量-矩阵乘法器系统完成的是一个二维并行运算的光计算过程。由于光本身具有传播速度快和信息容量高,并且交叉光束之间不容易发生互相干扰的特点,使光学向量-矩阵乘法器在并行处理上有着明显优势,在传统计算机中,完成向量-矩阵乘法需要将乘法换算成加法运算,才能通过累加器进行计算,而

(上接第136页)

ferenceonComputerVisionandPatternRecognition.Collins:IEEEComputerSociety,1999:246-252.

[3] 尹小杰,朱 斌,樊 键.无迹Kalman滤波器及其目标跟

踪应用[J].测控技术,2006,25(8):73-75.

[1] JahnsJ,Holmdel,JerseryN.OpticalComputingHardware

[M].[s.l.]:AT&T;AcademicPress,1994

[2] MurdoccaM.AdvancesinDigitalOpticalComputing[J].The

InternationalJournalofOptoelectronics,1990,3(2):191-205.

[3] HaibachFG,MyrickML.Precisioninmultivariateoptical

computing[J].ApplOpt,2004,43(10):212-217.

[4] GoodmanJW.Fullyparallel,high-speedincoherentoptical

methodforperformingdiscreteFouriertransforms[J].OptLett,1978,2(1):1-3.

[5] GruberM.Planar-integratedopticalvector-matrixmulti

plier[J].ApplOpt,2000,39(29):5367-5372.

[6] Zhouchanghe,Liuliren,Wangzhijiang.Binary-encodedvec

tor-matrixmultiplicationarchitecture[J].OptLett,1992(17):1800-1802.

[4] 李彦鹏,黎 湘.一种快速Kalman滤波算法实现及效果评

估[J].电子与信息学报,2005,27(1):153-154.

[5] 沈宇键,何 昕,郝志航.图象序列中检测运动小目标的递

归算法[J].光电工程,2000,27(2):9-13.

(上接第140页)

[7] 季 方,鲍远律.基于外延特征的栅格地图噪声去除算法

[J].中国图象图形学报,2004,9(9):1062-1068.

[8] 史久根,张旺生,鲍远律.彩色地图图象中道路信息的识

别和提取[J].微机发展,2000,10(1):64-66.

[9] ChangAhn.CharacterExtractionformColorMapImageUs

ingInteractiveClustering[J].JKIPS,1997,4(1):270-279.[10]陈兵旗,孙 明.VisualC++实用图像处理[M].北京:清

华大学出版社,2004.

[11]地图编辑室.中国公路交通图册[M].北京:地质出版社,

2000.

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库一种基于卡尔曼滤波的背景更新算法(3)在线全文阅读。