Handwritten and machine-printed text discrimination using a template matching approach

We propose a novel template matching approach for the discrimination of handwritten and machine-printed text. We first pre-process the scanned document images by performing denoising, circles/lines exclusion and word-block level segmentation. We then align and match characters in a flexible sized gallery with the segmented regions, using parallelised normalised cross-correlation. The experimental results over the Pattern Recognition & Image Analysis Research Lab-Natural History Museum (PRImA-NHM) dataset show remarkably high robustness of the algorithm in classifying cluttered, occluded and noisy samples, in addition to those with significant high missing data. The algorithm, which gives 84.0% classification rate with false positive rate 0.16 over the dataset, does not require training samples and generates compelling results as opposed to the training-based approaches, which have used the same benchmark.

Dynamic job quoting system for printed circuit board fabrication

This research deals with the development of a dynamic job quotation system for printed circuit board (PCB) fabrication, which can estimate the price and completion time of a job based on customer preference and current capacity of the shop floor. The primary purpose of building a dynamic quotation system is to maximize the company's profit by quoting optimum lead-time and competitive price for the day-to-day orders received from different customers and original equipment manufacturers. The system was developed using MS-Access relational database. Evaluating the output of the system it was observed that the dynamic system provided more reliable estimation of the lead-time needed for fabricating new jobs. The overall price quoted by the system was competitive with higher profit margin when compared to traditional static systems. This system would therefore provide a vital link between the job quoting and scheduling system of the firm enabling better utilization of the available resources.

A heuristic algorithm to generate test program sequences for moving probe electronic test equipment

The electronics industry, is experiencing two trends one of which is the drive towards miniaturization of electronic products. The in-circuit testing predominantly used for continuity testing of printed circuit boards (PCB) can no longer meet the demands of smaller size circuits. This has lead to the development of moving probe testing equipment. Moving Probe Test opens up the opportunity to test PCBs where the test points are on a small pitch (distance between points). However, since the test uses probes that move sequentially to perform the test, the total test time is much greater than traditional in-circuit test. While significant effort has concentrated on the equipment design and development, little work has examined algorithms for efficient test sequencing. The test sequence has the greatest impact on total test time, which will determine the production cycle time of the product. Minimizing total test time is a NP-hard problem similar to the traveling salesman problem, except with two traveling salesmen that must coordinate their movements. The main goal of this thesis was to develop a heuristic algorithm to minimize the Flying Probe test time and evaluate the algorithm against a "Nearest Neighbor" algorithm. The algorithm was implemented with Visual Basic and MS Access database. The algorithm was evaluated with actual PCB test data taken from Industry. A statistical analysis with 95% C.C. was performed to test the hypothesis that the proposed algorithm finds a sequence which has a total test time less than the total test time found by the "Nearest Neighbor" approach. Findings demonstrated that the proposed heuristic algorithm reduces the total test time of the test and, therefore, production cycle time can be reduced through proper sequencing.

Parameter space of experimental chaotic circuits with high-precision control parameters

The authors thank Professor Iber^e Luiz Caldas for the suggestions and encouragement. The authors F.F.G.d.S., R.M.R., J.C.S., and H.A.A. acknowledge the Brazilian agency CNPq and state agencies FAPEMIG, FAPESP, and FAPESC, and M.S.B. also acknowledges the EPSRC Grant Ref. No. EP/I032606/1.

Investigating the encoding of visual stimuli by forming neural circuits in the cat primary visual cortex

Contexte La connectomique, ou la cartographie des connexions neuronales, est un champ de recherche des neurosciences évoluant rapidement, promettant des avancées majeures en ce qui concerne la compréhension du fonctionnement cérébral. La formation de circuits neuronaux en réponse à des stimuli environnementaux est une propriété émergente du cerveau. Cependant, la connaissance que nous avons de la nature précise de ces réseaux est encore limitée. Au niveau du cortex visuel, qui est l’aire cérébrale la plus étudiée, la manière dont les informations se transmettent de neurone en neurone est une question qui reste encore inexplorée. Cela nous invite à étudier l’émergence des microcircuits en réponse aux stimuli visuels. Autrement dit, comment l’interaction entre un stimulus et une assemblée cellulaire est-elle mise en place et modulée? Méthodes En réponse à la présentation de grilles sinusoïdales en mouvement, des ensembles neuronaux ont été enregistrés dans la couche II/III (aire 17) du cortex visuel primaire de chats anesthésiés, à l’aide de multi-électrodes en tungstène. Des corrélations croisées ont été effectuées entre l’activité de chacun des neurones enregistrés simultanément pour mettre en évidence les liens fonctionnels de quasi-synchronie (fenêtre de ± 5 ms sur les corrélogrammes croisés corrigés). Ces liens fonctionnels dévoilés indiquent des connexions synaptiques putatives entre les neurones. Par la suite, les histogrammes peri-stimulus (PSTH) des neurones ont été comparés afin de mettre en évidence la collaboration synergique temporelle dans les réseaux fonctionnels révélés. Enfin, des spectrogrammes dépendants du taux de décharges entre neurones ou stimulus-dépendants ont été calculés pour observer les oscillations gamma dans les microcircuits émergents. Un indice de corrélation (Rsc) a également été calculé pour les neurones connectés et non connectés. Résultats Les neurones liés fonctionnellement ont une activité accrue durant une période de 50 ms contrairement aux neurones fonctionnellement non connectés. Cela suggère que les connexions entre neurones mènent à une synergie de leur inter-excitabilité. En outre, l’analyse du spectrogramme dépendant du taux de décharge entre neurones révèle que les neurones connectés ont une plus forte activité gamma que les neurones non connectés durant une fenêtre d’opportunité de 50ms. L’activité gamma de basse-fréquence (20-40 Hz) a été associée aux neurones à décharge régulière (RS) et l’activité de haute fréquence (60-80 Hz) aux neurones à décharge rapide (FS). Aussi, les neurones fonctionnellement connectés ont systématiquement un Rsc plus élevé que les neurones non connectés. Finalement, l’analyse des corrélogrammes croisés révèle que dans une assemblée neuronale, le réseau fonctionnel change selon l’orientation de la grille. Nous démontrons ainsi que l’intensité des relations fonctionnelles dépend de l’orientation de la grille sinusoïdale. Cette relation nous a amené à proposer l’hypothèse suivante : outre la sélectivité des neurones aux caractères spécifiques du stimulus, il y a aussi une sélectivité du connectome. En bref, les réseaux fonctionnels «signature » sont activés dans une assemblée qui est strictement associée à l’orientation présentée et plus généralement aux propriétés des stimuli. Conclusion Cette étude souligne le fait que l’assemblée cellulaire, plutôt que le neurone, est l'unité fonctionnelle fondamentale du cerveau. Cela dilue l'importance du travail isolé de chaque neurone, c’est à dire le paradigme classique du taux de décharge qui a été traditionnellement utilisé pour étudier l'encodage des stimuli. Cette étude contribue aussi à faire avancer le débat sur les oscillations gamma, en ce qu'elles surviennent systématiquement entre neurones connectés dans les assemblées, en conséquence d’un ajout de cohérence. Bien que la taille des assemblées enregistrées soit relativement faible, cette étude suggère néanmoins une intrigante spécificité fonctionnelle entre neurones interagissant dans une assemblée en réponse à une stimulation visuelle. Cette étude peut être considérée comme une prémisse à la modélisation informatique à grande échelle de connectomes fonctionnels.

Organisation et réorganisation post-lésionnelle des circuits neuronaux permettant l'accès au lexique : l'apport de la connectivité effective

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Testing of Interposer-Based 2.5D Integrated Circuits

The unprecedented and relentless growth in the electronics industry is feeding the demand for integrated circuits (ICs) with increasing functionality and performance at minimum cost and power consumption. As predicted by Moore's law, ICs are being aggressively scaled to meet this demand. While the continuous scaling of process technology is reducing gate delays, the performance of ICs is being increasingly dominated by interconnect delays. In an effort to improve submicrometer interconnect performance, to increase packing density, and to reduce chip area and power consumption, the semiconductor industry is focusing on three-dimensional (3D) integration. However, volume production and commercial exploitation of 3D integration are not feasible yet due to significant technical hurdles.

At the present time, interposer-based 2.5D integration is emerging as a precursor to stacked 3D integration. All the dies and the interposer in a 2.5D IC must be adequately tested for product qualification. However, since the structure of 2.5D ICs is different from the traditional 2D ICs, new challenges have emerged: (1) pre-bond interposer testing, (2) lack of test access, (3) limited ability for at-speed testing, (4) high density I/O ports and interconnects, (5) reduced number of test pins, and (6) high power consumption. This research targets the above challenges and effective solutions have been developed to test both dies and the interposer.

The dissertation first introduces the basic concepts of 3D ICs and 2.5D ICs. Prior work on testing of 2.5D ICs is studied. An efficient method is presented to locate defects in a passive interposer before stacking. The proposed test architecture uses e-fuses that can be programmed to connect or disconnect functional paths inside the interposer. The concept of a die footprint is utilized for interconnect testing, and the overall assembly and test flow is described. Moreover, the concept of weighted critical area is defined and utilized to reduce test time. In order to fully determine the location of each e-fuse and the order of functional interconnects in a test path, we also present a test-path design algorithm. The proposed algorithm can generate all test paths for interconnect testing.

In order to test for opens, shorts, and interconnect delay defects in the interposer, a test architecture is proposed that is fully compatible with the IEEE 1149.1 standard and relies on an enhancement of the standard test access port (TAP) controller. To reduce test cost, a test-path design and scheduling technique is also presented that minimizes a composite cost function based on test time and the design-for-test (DfT) overhead in terms of additional through silicon vias (TSVs) and micro-bumps needed for test access. The locations of the dies on the interposer are taken into consideration in order to determine the order of dies in a test path.

To address the scenario of high density of I/O ports and interconnects, an efficient built-in self-test (BIST) technique is presented that targets the dies and the interposer interconnects. The proposed BIST architecture can be enabled by the standard TAP controller in the IEEE 1149.1 standard. The area overhead introduced by this BIST architecture is negligible; it includes two simple BIST controllers, a linear-feedback-shift-register (LFSR), a multiple-input-signature-register (MISR), and some extensions to the boundary-scan cells in the dies on the interposer. With these extensions, all boundary-scan cells can be used for self-configuration and self-diagnosis during interconnect testing. To reduce the overall test cost, a test scheduling and optimization technique under power constraints is described.

In order to accomplish testing with a small number test pins, the dissertation presents two efficient ExTest scheduling strategies that implements interconnect testing between tiles inside an system on chip (SoC) die on the interposer while satisfying the practical constraint that the number of required test pins cannot exceed the number of available pins at the chip level. The tiles in the SoC are divided into groups based on the manner in which they are interconnected. In order to minimize the test time, two optimization solutions are introduced. The first solution minimizes the number of input test pins, and the second solution minimizes the number output test pins. In addition, two subgroup configuration methods are further proposed to generate subgroups inside each test group.

Finally, the dissertation presents a programmable method for shift-clock stagger assignment to reduce power supply noise during SoC die testing in 2.5D ICs. An SoC die in the 2.5D IC is typically composed of several blocks and two neighboring blocks that share the same power rails should not be toggled at the same time during shift. Therefore, the proposed programmable method does not assign the same stagger value to neighboring blocks. The positions of all blocks are first analyzed and the shared boundary length between blocks is then calculated. Based on the position relationships between the blocks, a mathematical model is presented to derive optimal result for small-to-medium sized problems. For larger designs, a heuristic algorithm is proposed and evaluated.

In summary, the dissertation targets important design and optimization problems related to testing of interposer-based 2.5D ICs. The proposed research has led to theoretical insights, experiment results, and a set of test and design-for-test methods to make testing effective and feasible from a cost perspective.

Circuits for presaccadic remapping

Saccadic eye movements rapidly displace the image of the world that is projected onto the retinas. In anticipation of each saccade, many neurons in the visual system shift their receptive fields. This presaccadic change in visual sensitivity, known as remapping, was first documented in the parietal cortex and has been studied in many other brain regions. Remapping requires information about upcoming saccades via corollary discharge. Analyses of neurons in a corollary discharge pathway that targets the frontal eye field (FEF) suggest that remapping may be assembled in the FEF’s local microcircuitry. Complementary data from reversible inactivation, neural recording, and modeling studies provide evidence that remapping contributes to transsaccadic continuity of action and perception. Multiple forms of remapping have been reported in the FEF and other brain areas, however, and questions remain about reasons for these differences. In this review of recent progress, we identify three hypotheses that may help to guide further investigations into the structure and function of circuits for remapping.

Circuits for Presaccadic Visual Remapping.

Saccadic eye movements rapidly displace the image of the world that is projected onto the retinas. In anticipation of each saccade, many neurons in the visual system shift their receptive fields. This presaccadic change in visual sensitivity, known as remapping, was first documented in the parietal cortex and has been studied in many other brain regions. Remapping requires information about upcoming saccades via corollary discharge. Analyses of neurons in a corollary discharge pathway that targets the frontal eye field (FEF) suggest that remapping may be assembled in the FEF's local microcircuitry. Complementary data from reversible inactivation, neural recording, and modeling studies provide evidence that remapping contributes to transsaccadic continuity of action and perception. Multiple forms of remapping have been reported in the FEF and other brain areas, however, and questions remain about reasons for these differences. In this review of recent progress, we identify three hypotheses that may help to guide further investigations into the structure and function of circuits for remapping.

Investigating the encoding of visual stimuli by forming neural circuits in the cat primary visual cortex

Contexte La connectomique, ou la cartographie des connexions neuronales, est un champ de recherche des neurosciences évoluant rapidement, promettant des avancées majeures en ce qui concerne la compréhension du fonctionnement cérébral. La formation de circuits neuronaux en réponse à des stimuli environnementaux est une propriété émergente du cerveau. Cependant, la connaissance que nous avons de la nature précise de ces réseaux est encore limitée. Au niveau du cortex visuel, qui est l’aire cérébrale la plus étudiée, la manière dont les informations se transmettent de neurone en neurone est une question qui reste encore inexplorée. Cela nous invite à étudier l’émergence des microcircuits en réponse aux stimuli visuels. Autrement dit, comment l’interaction entre un stimulus et une assemblée cellulaire est-elle mise en place et modulée? Méthodes En réponse à la présentation de grilles sinusoïdales en mouvement, des ensembles neuronaux ont été enregistrés dans la couche II/III (aire 17) du cortex visuel primaire de chats anesthésiés, à l’aide de multi-électrodes en tungstène. Des corrélations croisées ont été effectuées entre l’activité de chacun des neurones enregistrés simultanément pour mettre en évidence les liens fonctionnels de quasi-synchronie (fenêtre de ± 5 ms sur les corrélogrammes croisés corrigés). Ces liens fonctionnels dévoilés indiquent des connexions synaptiques putatives entre les neurones. Par la suite, les histogrammes peri-stimulus (PSTH) des neurones ont été comparés afin de mettre en évidence la collaboration synergique temporelle dans les réseaux fonctionnels révélés. Enfin, des spectrogrammes dépendants du taux de décharges entre neurones ou stimulus-dépendants ont été calculés pour observer les oscillations gamma dans les microcircuits émergents. Un indice de corrélation (Rsc) a également été calculé pour les neurones connectés et non connectés. Résultats Les neurones liés fonctionnellement ont une activité accrue durant une période de 50 ms contrairement aux neurones fonctionnellement non connectés. Cela suggère que les connexions entre neurones mènent à une synergie de leur inter-excitabilité. En outre, l’analyse du spectrogramme dépendant du taux de décharge entre neurones révèle que les neurones connectés ont une plus forte activité gamma que les neurones non connectés durant une fenêtre d’opportunité de 50ms. L’activité gamma de basse-fréquence (20-40 Hz) a été associée aux neurones à décharge régulière (RS) et l’activité de haute fréquence (60-80 Hz) aux neurones à décharge rapide (FS). Aussi, les neurones fonctionnellement connectés ont systématiquement un Rsc plus élevé que les neurones non connectés. Finalement, l’analyse des corrélogrammes croisés révèle que dans une assemblée neuronale, le réseau fonctionnel change selon l’orientation de la grille. Nous démontrons ainsi que l’intensité des relations fonctionnelles dépend de l’orientation de la grille sinusoïdale. Cette relation nous a amené à proposer l’hypothèse suivante : outre la sélectivité des neurones aux caractères spécifiques du stimulus, il y a aussi une sélectivité du connectome. En bref, les réseaux fonctionnels «signature » sont activés dans une assemblée qui est strictement associée à l’orientation présentée et plus généralement aux propriétés des stimuli. Conclusion Cette étude souligne le fait que l’assemblée cellulaire, plutôt que le neurone, est l'unité fonctionnelle fondamentale du cerveau. Cela dilue l'importance du travail isolé de chaque neurone, c’est à dire le paradigme classique du taux de décharge qui a été traditionnellement utilisé pour étudier l'encodage des stimuli. Cette étude contribue aussi à faire avancer le débat sur les oscillations gamma, en ce qu'elles surviennent systématiquement entre neurones connectés dans les assemblées, en conséquence d’un ajout de cohérence. Bien que la taille des assemblées enregistrées soit relativement faible, cette étude suggère néanmoins une intrigante spécificité fonctionnelle entre neurones interagissant dans une assemblée en réponse à une stimulation visuelle. Cette étude peut être considérée comme une prémisse à la modélisation informatique à grande échelle de connectomes fonctionnels.

Organisation et réorganisation post-lésionnelle des circuits neuronaux permettant l'accès au lexique : l'apport de la connectivité effective

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Inkjet-Printed Filtennas with Triple Bandnotch

This paper presents the layout and results of a compact inkjet-printed filtenna operating at the S-band, ISM and UWB frequencies. The filtenna has a wide passband and, alongside, rejects WiMAX 3.5 GHz, WLAN 5.8 GHz and ITU service 8.2 GHz bands. The filtenna is simulated, printed using silver nanoparticle ink on flexible Kapton substrate and measured. Obtained simulation and measurement results agree well with each other. Measured return loss of the filtenna is more than 10 dB for 1.6–10.85 GHz and triple bandnotch, measuring at an average of 1.87 dB, are present at the unwanted bands. Radiation patterns, as well as the gain and efficiency of the filtenna have also been presented; with the average values being 3.4 dBi and 90 % respectively for the passband and averaging at −1.0 dBi and 22 % respectively for the three rejected bands.