Створення засобів проектування та розробка на їх основі високопродуктивних процесорів систем технічного зору

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorСімоненко, В. П.uk
dc.contributor.advisorSimonenko, V. P.en
dc.contributor.advisorСимоненко, В. П.ru
dc.contributor.facultyФакультет інформатики та обчислювальної технікиuk
dc.contributor.researchgrantorНаціональний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»uk
dc.date.accessioned2018-02-02T13:08:10Z
dc.date.available2018-02-02T13:08:10Z
dc.date.issued2016
dc.description.abstractenThe vision system for the high dynamic range (HDR) video signals is developed. The system performs the HDR image compression to the signal with dynamic range of 48 dB without loss of sharpness in the light and dark areas and no artifacts, and has moderate hardware costs when it is implemented in FPGA. The Retinex compression algorithm based on the bilateral function is considered. A simplified HDR compression algorithm is proposed, that uses the intelligent image analysis of local characteristics instead of the bilateral function . The intellectual property core (IP core) library for the different vision systems is developed. The IP cores have the minimized hardware costs, high bandwidth and unified interface. They are designed to support the pixel frequency up to 150 MHz when implemented in the Lattice FPGAs, and twice more when implemented in Altera, Xilinx FPGAs. An analytical method for the pipelined IP core design is proposed, which is based on the spatial synchronous data flows (SDF). It provides a synthesis of pipelined computing devices with a given throughput and minimized hardware costs. The simplified design of IP cores for the video processing is shown. The optimization complexity using this method is much less due to a set of restrictions imposed on SDF. The microprocessor RISC-ST2 IP core is developed, which is focused on the sequential data stream processing. It takes a little hardware costs and gives up to 100 mln. instructions per second. An assembly program is developed as well. The microprocessor IP core is used to control the vision system and intelligent processing of images. It is able to extract the images from the GIF-files at the speed of 5 megapixels per second. The vision system tests have shown that it performs the HDR compression from 120 dB to 48 dB with a minimum loss of clarity of details both in dark and in light areas. It was found that detail visibility is improved especially in bright areas of the image due to the use of the modernized Retinex algorithm.uk
dc.description.abstractruРазработана система технического зрения, выполняющая сжатие изображения с широким динамическим диапазоном (ШДД) до сигнала с динамическим диапазоном 48 дБ без потерь четкости как в светлых, так и темных местах, без артефактов и имеет умеренные аппаратные затраты при реализации в программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС). Выбран алгоритм Retinex сжатия ШДД-изображения на основе билатеральной функции локальной яркости. Предложен упрощенный алгоритм сжатия ШДД изображения, который вместо билатеральной функции использует функцию анализа локальных характеристик изображения. Разработана библиотека виртуальных модулей для создания систем технического зрения различной сложности на базе ПЛИС. Модули библиотеки имеют минимизиро-ванные аппаратные затраты, большую пропускную способность и унифицированный интерфейс. Они рассчитаны на частоту следования пикселей до 150 МГц при реализации в ПЛИС фирмы Lattice и вдвое большую — в ПЛИС фирм Altera, Xilinx. Предложены аналитический метод синтеза конвейерных вычислителей на основе пространственного графа синхронных потоков данных (ГСПД), который обеспечивает синтез конвейерных вычислительных устройств с регламентированно большой пропускной способностью и минимизированными аппаратными затратами. Показано его упрощение при проектировании процессоров обработки видеоизображений в ПЛИС. Сложность оптимизации при использовании метода значительно ниже, чем в других методах, благодаря большому количеству ограничений, накладываемых на ГСПД. Разработано ядро процессора RISC-ST2, ориентированное на обработку последовательных потоков данных в ПЛИС. Оно занимает небольшие аппаратные затраты и выполняет 100 млн. команд в секунду. Для него разработана программа ассемблера. Ядро процессора предназначено для управления модулями системы технического зрения и реализации интеллектуальной обработки изображений. Оно способно распаковывать и выводить изображение GIF-файлов со скоростью 5 мегапикселей в секунду. Испытания системы технического зрения показали, что она выполняет сжатие динамического диапазона ШДД-изображения с 120 дБ до 48 дБ с минимальными потерями четкости деталей как в темных, так и светлых местах. Установлено, что, благодаря использованию модернизированного алгоритма Retinex, улучшается четкость деталей, особенно на ярких участках изображения.uk
dc.description.abstractukРозроблена система технічного зору, яка виконує стиснення зображення з широким динамічним діапазоном (ШДД) до сигналу з динамічним діапазоном 48 дб без втрат чіткості як у світлих, так і темних місцях та без артефактів і має помірні апаратні витрати при реалізації в програмованих логічних інтегральних схемах (ПЛІС). Вибрано алгоритм Retinex стиснення ШДД-зображення на основі білатеральної функції локальної яскравості. Запропоновано спрощений алгоритм стиснення ШДД-зображення, який замість білатеральної функції використовує функцію аналізу локальних характеристик зображення. Розроблено бібліотеку віртуальних модулів для створення систем технічного зору різної складності на базі ПЛІС. Модулі бібліотеки мають мінімізовані апаратні витрати, велику пропускну здатність та уніфікований інтерфейс. Вони розраховані на частоту слідування пікселів до 150 МГц при реалізації у ПЛІС фірми Lattice та удвічі більшу – у ПЛІС фірм Altera, Xilinx. Запропоновано аналітичний метод синтезу конвеєрних обчислювачів на основі просторового графу синхронних потоків даних (ГСПД), який забезпечує синтез конвеєрних обчислювальних пристроїв з регламенто¬вано великою пропускною здатністю та мінімізованими апаратними витратами у ПЛІС. Показано його спрощення при проектуванні процесорів обробки відеозображень. Складність оптимі¬зації при використанні методу є значно нижчою ніж у інших методів завдяки великій кількості обмежень, які накладаються на ГСПД. Розроблено ядро мікропроцесора RISC-ST2, яке орієнтоване на обробку послідовних потоків даних у ПЛІС. Воно займає невеликі апаратні витрати і виконує 100 млн. команд за секунду. Для нього розроблено програму асемблера. Ядро мікропроцесора призначене для керування модулями системи технічного зору та реалізації інтелектуальної обробки зображень. Воно спроможне розпаковувати та виводити зображення GIF-файлів зі швидкістю 5 мегапікселів за секунду. Випробування системи технічного зору показали, що вона виконує стиснення динамічного діапазону ШДД-зображення з 120 дб до 48 дб з мінімальними втратами чіткості деталей як у темних, так і світлих місцях. Встановлено, що, завдяки використанню модернізованого алгоритму Retinex, покращується чіткість деталей, особливо на яскравих ділянках зображення.uk
dc.format.page4 c.uk
dc.identifier.govdoc0115U002326
dc.identifier.other2863
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/21722
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectплісuk
dc.subjecthdr-відеоuk
dc.subjectвідеоспостереженняuk
dc.subjectip coreuk
dc.subjectvhdluk
dc.titleСтворення засобів проектування та розробка на їх основі високопродуктивних процесорів систем технічного зоруuk
dc.title.alternativeComputer aided design tool development and their use for the high-speed vision processor designuk
dc.title.alternativeСоздание средств проектирования и разработка на их основе высокопроизводительных процессоров систем технического зренияuk
dc.typeTechnical Reportuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
2016_2863.pdf
Розмір:
470.64 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.74 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Анотовані описи завершених науково-дослідних робіт КПІ ім. Ігоря Сікорського