Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp

Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp. Nghiên cứu kỹ thuật xử lý ảnh dựa vào công nghệ quang tử tích hợp.

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG BÙI THỊ THÙY NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH DỰA VÀO CƠNG NGHỆ VI MẠCH QUANG TỬ TÍCH HỢP LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÁY TÍNH HÀ NỘI - 2023 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG BÙI THỊ THÙY NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH DỰA VÀO CƠNG NGHỆ VI MẠCH QUANG TỬ TÍCH HỢP Chuyển ngành : Kỹ thuật máy tính Mã số : 9.18.01.06 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Lê Trung Thành PGS.TS Đặng Thế Ngọc LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày Luận án thành nghiên cứu suốt thời gian làm nghiên cứu sinh chưa xuất công bố tác giả khác Các kết đạt hồn tồn xác trung thực Nghiên cứu sinh i LỜI CẢM ƠN Trong q trình nghiên cứu, triển khai hồn thành Luận án, nghiên cứu sinh nhận nhiều giúp đỡ, động viên quý báu thầy cô giáo, nhà khoa học bạn bè đồng nghiệp Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Trung Thành PGS.TS Đặng Thế Ngọc hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh học tập, nghiên cứu hoàn thành Luận án Nghiên cứu sinh xin bày tỏ cảm ơn sâu sắc đến thầy, cô Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng; thầy cơ, cán Khoa Đào tạo Sau đại học, Khoa Công nghệ Thông tin, Kỹ thuật Điện tử giảng dạy, giúp đỡ cho nghiên cứu sinh trình học tập nghiên cứu Nghiên cứu sinh xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến đồng nghiệp Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, Trường Đại học FPT – nơi nghiên cứu sinh chuyển công tác Trường Quốc tế, ĐH Quốc gia Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh học tập nghiên cứu để hoàn thành tốt Luận án Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin cảm ơn gia đình, bố mẹ, bạn bè, đồng nghiệp, cộng tác góp ý trao đổi để nghiên cứu sinh có điều kiện hồn thành kết nghiên cứu Do vấn đề nghiên cứu có tính liên ngành, vấn đề mới, phát triển kiến thức cịn hạn chế, thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót Nghiên cứu sinh mong nhận nhiều quan tâm góp ý thầy, cô, bạn bè đồng nghiệp Trường để luận án hoàn thiện tiếp tục mở rộng nghiên cứu với kết thu giai đoạn sau Hà Nội, tháng năm 2023 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .ix MỞ ĐẦU 1 Sự cần thiết đề tài nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Luận án 13 Nội dung nghiên cứu Luận án 13 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu phương pháp nghiên cứu 14 Các đóng góp Luận án 14 Bố cục Luận án 14 Chương TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 16 1.1 Tổng quan .16 1.2 Nén ảnh số dùng biến đổi tín hiệu 23 1.3 Biểu diễn tín hiệu ảnh miền quang 26 1.4 Mạng nơ – ron .26 1.5 Mạng nơ – ron quang .30 1.6 Các tham số hiệu 35 1.7 Kết luận Chương 36 Chương 2: NÉN ẢNH DỰA VÀO BIẾN ĐỔI TÍN HIỆU TỒN QUANG 37 2.1 Nén ảnh sửa dụng biến đổi Haar (DHT) toàn quang 37 2.2 Nén ảnh sử dụng g biến đổi cosine (DCT) toàn quang 52 2.3 Nén ảnh sử dụng biến đổi Karhunen–Loève (KLT) toàn quang 60 2.4 Kết luận Chương 69 Chương TÁCH BIÊN ẢNH VÀ NHẬN DẠNG ẢNH SỬ DỤNG MẠNG NƠ - RON TOÀN QUANG 70 3.1 Thiết kế nhân chập quang tử .70 3.2 Tách biên ảnh sử dụng nơ-ron quang tử 78 3.3 Thiết kế mạng nơ-ron quang tử ứng dụng cho nhận dạng ảnh .82 3.4 Kết luận Chương 88 KẾT LUẬN .89 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ .91 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT TT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt JPEG Joint Photographic Experts Group Định dạng ảnh JPEG CCD Charge Coupled Device Cảm biến CCD CPU Central Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm CS Compressed sensing Cảm biến nén MMD Micro Mirror Devices Thiết bị vi gương kỹ thuật số OCNN Optical Convolutional Neural networks Mạng nơ – ron nhân chập quang ASP Angle Sensitive Pixels Camera ASP CNN Convolutional Neural Network Mạng nơ – ron tích chập GPU Graphic Processing Unit Đơn vị xử lý đồ họa 10 ANN Artificial Neural Network Mạng nơ – ron nhân tạo 11 ASIC Application-specific integrated circuit Mạch tích hợp cho ứng dụng cụ thể 12 FPGA Field Programmable Gate Array Vi mạch dùng cấu trúc mảng phần tử logic lập trình 13 ONN Optical Neural Network Mạng nơ – ron toàn quang học 14 WDM Wavelength Division Multplexer Bộ phân chia bước sóng 15 OCU Optical Convolutional Uint Đơn vị tích chập quang học 16 OEO Optical – Electronic – Optical Các bước chuyển đổi quang điện – điện quang 17 DWT Discrete Wavelet Transform Biến đổi Wavelet rời rạc 18 DHT Discrete Haar Transform Biến đổi Haar rời rạc 19 PLC Programmable Logic Controller Bộ điều khiển logic khả trình 20 PIC Photonic Integrated-Circuits Mạch tích hợp quang tử 21 MMI Multimode interference Bộ ghép giao thoa đa mode 22 DCT Discrete Cosine Transform Biến đổi Cosine rời rạc 23 DST Discrete Sine Transform Biến đổi Since rời rạc TT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 24 KLT Karhunen–Loève Transform Biến đổi Karhunen–Loève 25 CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor Công nghệ chế tạo vi mạch CMOS 26 FDTD Finite Difference Time Domain Miền thời gian chênh lệch hữu hạn 27 EME Eigen-Mode Expansion Mở rộng chế độ Eigen 28 BPM Beam Propagation Method Phương pháp truyền dẫn chùm 29 MNIST Modified National Institute of Standards and Technology database Cơ sở liệu lớn chứa chữ số viết tay 30 RGB Red – Green – Blue Hệ màu Đỏ - Xanh – Lục 31 ADC Analog-to-Digital Converter Bộ chuyển đổi Analog sang kỹ thuật số 32 DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc 33 SLM Spatial light modulator Bộ điều biến ánh sáng không gian 34 ReLU Rectified Linear Unit Đơn vị tuyến tính chỉnh lưu 35 ELU Exponential Linear Unit Đơn vị tuyến tính hàm mũ 36 OR Or Phép toán logic Hoặc 37 AND And Phép toán logic Và 38 NAND NOT AND Nghịch đảo AND 39 MLP Multiple Layer Perceptron Mạng nơ-ron đa lớp 40 RNN Recurrent Neural Network Mạng nơ-ron tái diễn 41 TPU Tensor Processing Unit Bộ xử lý Tensor 42 MZI 43 MRR Micro-Ring Resonators Cấu trúc vi cộng hưởng MRR 44 SOA Semiconductor Optical Amplifier Khuếch đại quang bán dẫn SOA 45 CR Compressed ratio Tỷ lệ nén 46 MSE Mean square error Sai số bình phương trung bình 47 PSNR Peak Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu tạp âm đỉnh 48 AI Artifical Intelligence Trí tuệ nhân tạo 49 ARM Acorn RISC Machine Máy Acorn RISC Giao thoa kế Mach-Zehnder TT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 50 VR Virtual Reality Công nghệ hực tế ảo 51 AR Reality Thực tế tăng cường 52 VLSI Very Large-Scale Integration Rất thích hợp với quy mơ lớn 53 OVMM Optical Vector Matrix Multiplication Phép nhân ma trận vectơ quang 54 OONN On Chip Optical Neural Networks mạng nơ-ron quang học chip 55 MVM Multi Vector Matrix Vecto ma trận quang 56 WDM Wavelength Division Multiplexing Phương thức ghép kênh quang theo bước sóng 57 GSW Graphene Silicon Nitride Waveguide Ống dẫn sóng Graphene Silicon Nitride DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU STT Ký hiệu Ý nghĩa xi Dữ liệu ảnh đầu vào wi Hệ số lọc Kernel b Hằng số bias wij Hệ số ma trận lọc nhân chập 𝐿𝜋 Chiều dài phách MMI WMMI Độ rộng MMI LMMI Chiều dài MMI 𝜆 Bước sóng neff Chiết suất hiệu dụng 10 x(i,j) Pixel (i,j) 11 Tp Cơng suất chuẩn hóa cổng “pass” 12 Td Cơng suất chuẩn hóa cổng “drop” 13 Vg Điện áp cổng đặt vào graphene 14 𝜙 Pha tín hiệu 15 𝛼 Hệ số suy hao ống dẫn sóng 16 R Bán kính vi cộng hưởng 17 aij Hệ số biên độ phức ma trận 18 𝛿 Sai số 19 k Hằng số lan truyền 20 Em Biên độ phức tín hiệu truyền MMI 21 Tuv Ma trận trung gian 22 MDST Ma trận DST 23 MDCT Ma trận DCT DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Kết MSE PSNR ảnh gốc ảnh nén dùng Haar 4x4 MMI 46 Bảng 2.2: Kết MSE PSNR ảnh gốc ảnh nén dùng Haar 6x6 MMI 52 Bảng 2.3: Kết MSE PSNR ảnh gốc ảnh nén dùng DCT toàn quang 60