doc„Opracowanie koncepcji i realizacja w technologii FPGA układu
download 
Reklamacja Transkrypt
„Opracowanie koncepcji i realizacja w technologii FPGA układu
„Opracowanie koncepcji i realizacja w technologii FPGA układu wieloprocesorowego, wyznaczającego trajektorię robota mobilnego na podstawie strumienia wizyjnego” Marek Kraft Stypendysta projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych za strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki Zmysł wzroku jest dla człowieka źródłem bogatej w treść i dostarczającej wielu danych o obserwowanych scenach i obiektach informacji. Duża zawartość informacyjna stanowi z jednej strony o dużej atrakcyjności danych wizyjnych, lecz z drugiej strony stwarza pewne problemy. Odpowiednie przetworzenie obrazu lub ich sekwencji w celu wydobycia informacji istotnej z punktu widzenia użytkownika lub aplikacji jest zadaniem nietrywialnym i bogatym w zagadnienia badawcze. Wizja komputerowa i przetwarzanie obrazów są w związku z tym przedmiotem intensywnych badan wielu zespołów naukowych. Rozwój algorytmów i metod dla wizji komputerowej odbywa sie równolegle z rozwojem platform sprzętowych do związanych z tym obliczeń. Wydajność współcześnie stosowanych maszyn obliczeniowych umożliwia rozwiązywanie złożonych problemów w systemach wizyjnych, dzięki czemu są one coraz powszechniej stosowane w różnorodnych aplikacjach. Dodatkowym czynnikiem stanowiącym o popularności systemów wizyjnych jest ich spadająca cena, a także rosnące rozpowszechnienie oraz niezawodność podstawowego czujnika w nich wykorzystywanego – kamery. Rekonfigurowalne układy cyfrowe (występujące najczęściej jako rekonfigurowalne matryce logiczne FPGA) są coraz powszechniej stosowane w aplikacjach z dziedziny przetwarzania sygnałów, wizji komputerowej, obrazowania medycznego, militarnych i innych. Układy te są swobodnie programowalne i umożliwiają w sposób naturalny implementację modułowych struktur obliczeniowych, działających równolegle. Pozwala to na rozwiązywanie jednocześnie wielu problemów, na wielu procesorach zawartych w strukturze pojedynczego układu scalonego. Dzięki temu możliwe jest nierzadko wielokrotne przyspieszenie wykonywania obliczeń w stosunku do implementacji programowych, wykorzystujących jako platformę obliczeniową komputery klasy PC. Implementacja algorytmów w oparciu o układy Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego FPGA może dodatkowo umożliwić zmniejszenie poboru mocy, wymiarów oraz wagi wykorzystującego je urządzenia. Charakterystyka układów programowalnych stawia jednakże dodatkowe wymagania co do dekompozycji, implementacji i opracowywania algorytmów, w tym również algorytmów wizji komputerowej. Wymagania różnią się znacząco od wymagań stawianych standardowym architekturom, opartym o sekwencyjne procesory ogólnego przeznaczenia, a ich spełnienie jest warunkiem pełnego wykorzystania potencjału układów reprogramowalnych. Szczegółowe zagadnienia badawcze podjęte w ramach prowadzonych prac obejmują: opracowanie koncepcji systemu wizyjnego, wykorzystującego układ programowalny FPGA jako główną platformę obliczeniową, a w szczególności: zaproponowanie o metodologii projektowania systemów w platformie umożliwiającej przetwarzanie sprzętowo-programowe o dokonanie podziału zadań między bloki sprzętowe i programowe o zaproponowanie metod przesyłania danych między elementami składowymi systemu adaptację istniejących algorytmów wizji komputerowej lub opracowanie nowych algorytmów, w celu zapewnienia ich maksymalnej wydajności w architekturze reprogramowalnej implementację zestawu algorytmów realizujących pełne zadanie potoku przetwarzania w systemie wizyjnym (podsystemu odometrii wizyjnej) w układzie programowalnym porównanie wyników działania zaimplementowanych układzie programowalnym algorytmów z ich funkcjonalnymi odpowiednikami na powszechnie stosowanych platformach w sensie oceny: o jakości uzyskanych wyników o szybkości działania o zużycia zasobów układu programowalnego o poboru energii o wymiarów i wagi Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
