FPGA ÜZERİNDE İKİ BOYUTLU KONVOLÜSYON İŞLEMİ GERÇEKLENMESİ

... konulu sunumlar: "FPGA ÜZERİNDE İKİ BOYUTLU KONVOLÜSYON İŞLEMİ GERÇEKLENMESİ"— Sunum transkripti:

1 FPGA ÜZERİNDE İKİ BOYUTLU KONVOLÜSYON İŞLEMİ GERÇEKLENMESİ
İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK FAKÜLTESİ FPGA ÜZERİNDE İKİ BOYUTLU KONVOLÜSYON İŞLEMİ GERÇEKLENMESİ Abdullah Usta Mayıs 2008

2 Neden Görüntü İşleme? Görüntü işleme teknikleri:
Savunma sanayiinden tüketici elektroniğine kadar bir çok sektörde görüntü işlemeye ihtiyaç duyulmaktadır. Kişi tanıma Cisim tanıma Görüntüyü güzelleştirme Görüntü işleme teknikleri: görüntü analizi, görüntü onarımı, görüntünün iyileştirilmesi, görüntünün sıkıştırılması(kodlanması), görüntünün bölütlendirilmesi

3 Sayısal İşaret İşleme Mobil telefonlardan uçak elektronigine kadar çok yaygın bir teknoloji alaninda sayısal işaret işlemenin kullanımı mevcuttur. Sayısal işaret işleme mikroişlemcilerle gerçeklenebildiği gibi, özel olarak bu amaçla üretilmiş sayısal işaret işleyiciler(DSP) de vardır. Bu çalışmada işaret işleme FPGA üzerinde yapılmıştır.

4 KONVOLÜSYON İŞLEMİ Piksellerin komşuluğundan faydalanarak, bir filtre çekirdeğinin (konvolüsyon maskesi) resim üzerinde gezdirilmesi ile yapılır.

5 Filtre örnekleri Kaynak Resim

6 Yüksek geçiren filtre ile süzülmüş resim
Filtre örnekleri Yüksek geçiren filtre ile süzülmüş resim

7 Bulanık filtre ile süzülmüş resim
Filtre örnekleri Bulanık filtre ile süzülmüş resim

8 Sinc filtre ile süzülmüş resim
Filtre örnekleri Sinc filtre ile süzülmüş resim

9 FPGA Nedir? Field Programmable Gate Array (FPGA) genel olarak programlanabilir aygıt olarak tanimlanir. Genel tanım olarak “Bir lojik blok dizisi, bu dizinin çevresinde bir halka oluşturan giriş çıkış birimleri ve bütün bu birimleri birbirine bağlayan programlanabilir ara bağlantılardan oluşan aygıttır” denebilir.

10 İşlem Devresinin Blok Diyagramı
RAM KONTROLÖR KONVOLÜSYON RS232 Haberleşme Modülü RAM Denetleyicisi FPGA İşlem Devresinin Blok Diyagramı

11 Konvolüsyon Modülü Resim üzerinde pencere matrisi

12 Konvolüsyon Modülü Pencereleme modülünün blok diyagramı

13 Konvolüsyon Modülü Çarpma-toplama bloğunda kullanılan sayı sistemi

14 Çarpma-toplama bloğu veri akış diyagramı

15 RAM Kontrolör Modülü RAM’den sırası ile gelen verilerin konvolüsyon modülüne gönderilip, oradan gelen verileri de RAM’e göndermekle yükümlü birimdir. Örnek pencere matrisi

16 RAM Kontrolör durum diyagramı

17 Donanım Test Sonuçları
Konvolüsyon bloğu benzetim sonucu

18 Donanım Test Sonuçları
Kaynak resim

19 Donanım Test Sonuçları
FPGA üzerinde Gauss alçak geçiren filtre ile süzülmüş resim

20 Donanım Test Sonuçları
FPGA üzerinde yüksek geçiren filtre ile süzülmüş resim

21 Donanım Test Sonuçları
Kaynak resim

22 Donanım Test Sonuçları
FPGA üzerinde Gauss alçak geçiren filtre ile süzülmüş resim

23 Donanım Test Sonuçları
FPGA üzerinde yüksek geçiren filtre ile süzülmüş resim

24 Sonuç Bu çalışma FPGA üzerinde fotoğraf makinesi gerçeklenmesinin bir sonraki basamağı olarak görülebilir. Ayrıca, FPGA üzerinde görüntü işlemeye giriş mahiyetinde olup, daha farklı görüntü işleme tekniklerine de ön ayak olabilecek niteliktedir. Yapılan çalışmadaki algoritmaların biraz daha düzenlenmesi ile video işleme yapmak da mümkündür. Mevcut durumda 160 ms’de bir çerçeve(frame) hazır hale gelmektedir(saat frekansı: 50 MHz) Bu çalışma, gömülü sistem üzerinde gerçeklendiği için; televizyon, video kaydedici, dijital fotoğraf makinesi gibi ürünlerde doğrudan(FPGA ile) kullanılabildiği gibi, yapılan tasarım ile ASIC halde üretilip de kullanılabilir.

25 TEŞEKKÜRLER