基于FPGA的ANN系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其在盲人導(dǎo)行系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種常用的仿人腦的信息處理系統(tǒng)。目前，有關(guān)研究人員還主要用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)來模擬其功能?，F(xiàn)代的各種實(shí)時(shí)、便攜式應(yīng)用迫切要求用硬件化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來替代傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真。 全世界目前有4500萬盲人，而正常人生活中95％的信息是通過視覺獲得的。為了提高盲人的生活質(zhì)量，增加其行走能力，世界各國一直進(jìn)行著盲人導(dǎo)行系統(tǒng)的研制。盲人導(dǎo)行系統(tǒng)的研究與開發(fā)目的在于應(yīng)用便攜、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、識(shí)別能力高的智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)幫助盲人行走無障礙的功能

2、，這一領(lǐng)域的研究無論在社會(huì)或技術(shù)上，都有深遠(yuǎn)的意義。 本文在分析了幾種典型的基于FPGA(Field Programming Gate Arrays)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法之后，重點(diǎn)研究了基于布爾神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Boolean Neural Network，BNN)的監(jiān)督模式分類器的算法并進(jìn)行改進(jìn)，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于FPGA芯片的神經(jīng)元感知器和基于BNN的監(jiān)督模式分類器。 本文設(shè)計(jì)的基于BNN的監(jiān)督模式分類器，具有單次訓(xùn)練、單

3、次分類得到結(jié)果、吸引半徑(ROA，Radius of Attraction)可調(diào)、容錯(cuò)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并具有可擴(kuò)展性，適用于5×7像素、7×9像素兩種圖像規(guī)模的模式識(shí)別。感知器與分類器的設(shè)計(jì)均選用Xilinx公司的ISE6.2i作為開發(fā)平臺(tái)，xilinx公司的Spartan-II E系列FPGA器件作為實(shí)現(xiàn)芯片。 最后，本文描述了盲人導(dǎo)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)架構(gòu)和工作流程，并把基于BNN的監(jiān)督模式分類器應(yīng)用到該盲人導(dǎo)行系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的模式