【技术实现步骤摘要】
一种基于电控刺激下VCSEL-SA的图像识别系统及方法
本专利技术属于图像识别
,尤其涉及一种基于电控刺激下VCSEL-SA的图像识别系统及方法。
技术介绍
传统的冯·诺依曼结构的电子计算机由于内存与功耗原因,无法满足人们日益增长的计算需求,因此,有利于解决复杂计算问题的脑机融合计算和神经拟态系统的深入研究受到了人们的广泛关注。神经拟态系统是模拟生物传感和信息处理神经系统的运作和结构的系统,使用非冯·诺依曼结构来实现仿神经计算,能大大提高系统的算力、降低系统的能耗,具有并行性、冗余性等优点,可以解决许多复杂的计算任务,例如决策、学习和优化、模式识别和感觉信息处理等。其中,光子神经拟态器件因能模拟生物神经的基本特性,且能提供比生物神经快达8个量级的超快脉冲动力学而在高速仿神经计算领域展现出了巨大的应用前景。特别的是,基于垂直腔面半导体激光器(VCSEL)的光子神经元因具有体积小、成本低、可与现有光网络兼容、易于集成等诸多优点,目前主要聚焦于光学刺激VCSEL光子神经模型的研究,且大多为理论工作,对电控方式的刺激研究较少。此外,光控刺激方式需要额外的光源和调制器,这极大的增加了系统的成本。光信号传输中偏振态的控制也是光控方式真正实现的难点。与普通的光控刺激光子神经方式相比,电控刺激VCSEL光子神经的方式具有以下独特优势:(1)电控刺激方式可控性更强,不易受外界光信号的干扰。(2)无需大量的光学器件,可以使整个操控过程更加简单直接,实验平台相对简单。(3)VCSELs本身具有低成本、 ...
【技术保护点】
1.一种基于电控刺激下VCSEL-SA的图像识别系统,其特征在于,包括:/n图像的Spike编码模块,用于将输入的原始图像信息转换为Spike信号;/nSpike信号传输模块;用于将图像的Spike编码模块编码的Spike信号同步传输至图像识别模块;/n图像识别模块,用于响应Spike信号传输模块传输过来的Spike信号,并恢复Spike信号传输模块的原始图像信息;/n基于STDP的突触权重调节模块;基于VCSOA神经突触的STDP响应特性用于实现权重依赖的突触权重调节;/n控制与分析测试模块,通过分析比较图像的Spike编码模块和图像识别模块之间的Spike响应信号的差异,调节系统的参量。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于电控刺激下VCSEL-SA的图像识别系统,其特征在于,包括:
图像的Spike编码模块,用于将输入的原始图像信息转换为Spike信号;
Spike信号传输模块;用于将图像的Spike编码模块编码的Spike信号同步传输至图像识别模块;
图像识别模块,用于响应Spike信号传输模块传输过来的Spike信号,并恢复Spike信号传输模块的原始图像信息;
基于STDP的突触权重调节模块;基于VCSOA神经突触的STDP响应特性用于实现权重依赖的突触权重调节;
控制与分析测试模块,通过分析比较图像的Spike编码模块和图像识别模块之间的Spike响应信号的差异,调节系统的参量。
2.根据权利要求1所述的基于电控刺激下VCSEL-SA的图像识别系统,其特征在于,图像的Spike编码模块,包括原始图像信息、图像编码器、biasTee、VCSEL-SA1、VCSEL-SA2及相应的温度控制器和电流控制器,图像编码器将图像信息进行二进制编码,将编码的二进制代码按一定的协议分成两组,其中一组信息通过biasTeeⅠ与电流控制器Ⅰ输出的信号耦合在一起,另一组信息通过和biasTeeⅡ与电流控制器Ⅱ输出的信号耦合在一起,分别注入到相应光子神经元VCSEL-SA1和VCSEL-SA2,实现二进制码与Spike信号的转换。
3.根据权利要求1所述的基于电控刺激下VCSEL-SA的图像识别系统,其特征在于,所述Spike信号传输模块包括传输光纤、掺铒光纤放大器、延迟线、偏振控制器、光隔离器、可调衰减器,VCSEL-SA1输出的Spike信号经传输光纤、掺铒光纤放大器、迟延线、偏振控制器、光隔离器、可调衰减器后注入到光电探测器;VCSEL-SA2输出的Spike信号经另一路传输光纤、掺铒光纤放大器、迟延线、偏振控制器、光隔离器、可调衰减器后注入到光电探测器。
4.根据权利要求1所述的基于电控刺激下VCSEL-SA的图像识别系统,其特征在于,基于STDP的突触权重调节模块;包括两个电路控制单元和两个垂直腔半导体光放大器VCSOAs;从VCSEL-SA3输出的Spike信号经两个耦合器后分成三路,第一路进入基于STDP的突触权重调节模块,利用突触权重依赖的STDP算法实现神经突触权重的实时调节。
5.根据权利要求1所述的基于电控刺激下VCSEL-SA的图像识别系统,其特征在于,所述图像识别模块包括光电探测器、biasTee、VCSEL-SA3及相应的温度控制器...
【专利技术属性】
技术研发人员:邓涛,倪敏,林晓东,吴正茂,夏光琼,高子叶,唐曦,田涛,肖路遥,
申请(专利权)人:西南大学,
类型:发明
国别省市:重庆;50
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