高速影像編碼類比電路設計

Abstract

在這篇碩士論文里，我們提出一種電路機制，它是以Hopfield型式的類神經網路為基 礎架構，能對輸入之影像資料做位元級(bit-level) 的轉換。有別於傳統式以數位電 路方式執行影像編碼，此類比編碼系統將能在更高的速度下操作，並且所需的硬體設 備也比數痊式系統為少。為了應用類神經網路的觀念，並且以二進位補數來表示此二 維離散式餘弦轉換(DCT) 係數，則原來之直接執行以二維DCT 為基準的轉換編碼運算 ，將被重新表示成是對一組二進位變數，做求最小值的二次式非線性規劃的問題。一 個具有許多個層級反應式神經元的新型Hopfield式類神經網路，被設計來完成這個二 次式非線性規劃求最小值的問題。同時，我們發現在求解的過程中，所需的時間是以 時間常數RC為因素，而與求解運算來本身的複雜度無關。我們利用四階的Rung-Kutta 方法來模擬，用以檢驗所提出的類比線路的性能。由實驗的結果顯示，電路具有相當 程度的可靠性，並且和線路本身各參數的變動無關連性，同時在時間常數為十的負八 次方而言，一個八乘八的DCT 收斂所需的時間等級大約為十的負九次方秒。實際上， 要去製作以類神經網路為基礎的DCT 最佳化線路時，需要一種以混合型可程式的數位 －類比式金氧半導體(MOS) 電路。這種電路是以一種相當簡單且具有參數可程式的M- OS模組電路技術為基礎，這種模組電路具有諸如可重複組合規劃，高相容性的輸出/ 輸入，沒有嚴格限制的扇入/ 扇出等吸引人的特性。