Ανάπτυξη Αλγορίθμων Ρομποτικής Όρασης Σε Ενσωματωμένες Αρχιτεκτονικές

Abstract

Η όραση υπολογιστών αποτελούσε κυρίως ένα πεδίο της ακαδημαϊκής έρευνας κατάτη διάρκεια των προηγούμενων ετών. Σήμερα, ωστόσο, είναι όλο και πιο δημοφιλήςσε εφαρμογές πραγματικού κόσμου. Λόγω της εμφάνισης πολύ ισχυρών, χαμηλούκόστους, και ενεργειακά αποδοτικών μικρο - επεξεργαστών, έχει καταστεί δυνατόνα ενσωματωθούν πρακτικοί αλγόριθμοι όρασης υπολογιστών σε ενσωματωμένασυστήματα και να δημιουργηθούν έξυπνες συσκευές ικανές να κατανοήσουν τοπεριβάλλον τους μέσω οπτικών μέσων.Στην παρούσα διπλωματική εργασία, ασχολούμαστε με την ανάπτυξη του αλγορίθμουανίχνευσης σημείων ενδιαφέροντος ,των Harris και Stephens, σε μια ενσωματωμένησυσκευή που έχει σχεδιαστεί για την επιτάχυνση εφαρμογών μηχανικής όρασης, τηMyriad 2 από την Movidius. Μετά την αξιολόγηση βασικών φίλτρων υπολογιστικήςόρασης, δημιουργήσαμε ένα πλήθος κανόνων με βάση τους οποίους θα μπορέσουμενα επιτύχουμε μια αποδοτική υλοποίηση σε αυτή την πλατφόρμα. Στη συνέχεια,οι απαραίτητες μετατροπές έγιναν προκειμένου να μεταφερθεί ο αλγορίθμος απόγενικού σκοπού επεξεργαστές σε μια ενσωματωμένη συσκευή. Ακολούθως, αρχίσαμεεισάγοντας αρκετές βελτιώσεις με στόχο την αξιοποίηση του υλικού της Myriad στουψηλότερο επίπεδο και τη μέγιστη απόδοση. Αυτές οι βελτιστοποιήσεις, ήταν αρχικάστοχευμένες στη μείωση του εύρους μνήμης της εφαρμογής. Με τον περιορισμότου αριθμού των απαιτούμενων προσπελάσεων στη μνήμη, ήμασταν σε θέση ναεπιτρέψουμε στους VLIW επεξεργαστές της Myriad 2 να εκτελέσουν τον αλγόριθμοαποδοτικά, χωρίς ενδιάμεσες καθυστερήσεις από μεταφορές δεδομένων. Επιπλέον,μια αλγοριθμική μετατροπή εφαρμόστηκε προκειμένου να ευθυγραμμίσει τις πιοαπαιτητικές συναρτήσεις της υλοποίησης με το σύστημα επεξεργασίας των SHAVEs.H Myriad 2, σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς μικρο-επεξεργαστές, έχει σχεδιαστείγια να λειτουργεί παράλληλα σε μεγάλο όγκο πληροφοριών. Ως εκ τούτου, κάνονταςμια σχετική βελτιστοποίηση στις βασικές συναρτήσεις, ήμασταν σε θέση να επιτύχουμεακόμη υψηλότερα επίπεδα απόδοσης.Τέλος, η εργασία αυτή απέδειξε ότι Myriad 2 μπορεί να επιταχύνει σημαντικάυψηλής πολυπλοκότητας αλγορίθμους μηχανικής όρασης, όπως αυτός των Harrisκαι Stephens, και να ανταπεξέλθει αποτελεσματικά στο βαρύ υπολογιστικό φορτίολειτουργώντας σε ένα εξαιρετικά χαμηλό επίπεδο κατανάλωσης ισχύος.