Υλοποίηση Αλγόριθμου Ανίχνευσης Ακμών Σε Προγραμματιζόμενη Ψηφίδα Xilinx

Abstract

Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας ήταν η υλοποίηση ενός αλγόριθμου ανίχνευσης ακμών χρησιμοποιώντας την προγραμματιζόμενη ψηφίδα Xilinx Spartan 3E. Μελετήθηκαν θεωρητικά πολλοί αλγόριθμοι ανίχνευσης ακμών με χρήση του περιβάλλοντος Matlab και μετά από αξιολόγηση επιλέχθηκαν σαν κατάλληλα για υλοποίηση σε ενσωματωμένο σύστημα το Laplacian of Gaussian φίλτρο και η Bi-level προσέγγιση του. Αρχικά το σύστημα υλοποιήθηκε αποκλειστικά σε λογισμικό και μετρήθηκε η επίδοσή του για τους δύο επιλεγμένους αλγόριθμους. Στην συνέχεια υλοποιήθηκε συνεπεξεργαστής για την επιτάχυνση του συστήματος. Ο συνεπεξεργαστής αυτός περιλαμβάνει μονοπάτι δεδομένων που περατώνει τους υπολογισμούς για το Laplacian-of-Gaussian φίλτρο ή για την Bilevel προσέγγιση του, και μηχανή καταστάσεων για τον έλεγχό του. Επίσης υλοποιήθηκε η επικοινωνία του συνεπεξεργαστή με τον δίαυλο Fast Simplex Link που χρησιμοποιήθηκε για την επικοινωνία με τον κύριο επεξεργαστή του συστήματος, τον Microblaze.Τα δύο διαφορετικά φίλτρα που υλοποιήθηκαν συγκρίθηκαν ως προς την επίδοση και την επιφάνεια που καταλαμβάνουν στην προγραμματιζόμενη ψηφίδα με το προσεγγιστικό φίλτρο Bilevel Laplacian of Gaussian να υπερέχει και στους δύο τομείς. Επίσης έγινε σύγκριση επίδοσης μεταξύ των υλοποιήσεων σε λογισμικό και υλικό, με την δεύτερη περίπτωση φυσικά να υπερέχει σε ταχύτητα. Τα κυκλώματα που υλοποιούν τα δύο φίλτρα υλοποιήθηκαν και σε ASIC τεχνολογία στο περιβάλλον Synopsys και έγινε σύγκριση του κρίσιμου μονοπατιού, της κατανάλωσης ενέργειας και της κάλυψης που έχει το κάθε κύκλωμα στην ψηφίδα, όπου και πάλι το bilevel laplacian of gaussian επιβεβαιώνει την υπεροχή του.