دوره آموزشی FPGA – پردازش تصویر 1

دوره آموزشی پردازش تصویر دیجیتال در FPGA

بدون شک یکی از مهم ترین و پرکاربردترین موضوعات موجود در علوم مهندسی، علوم پایه و پزشکی، پردازش تصاویر دیجیتال است. در حال حاضر پردازش تصویر به یک موضوع تحقیقاتی در بین دانشجویان چه در داخل و چه در خارج از کشور تبدیل شده است. ابزار همواره به عنوان یکی از فاکتورهای مهم در پردازش تصویر تلقی می شود. کامپیوتر، برد های مبتنی بر سیستم عامل( برد رزپری پای (Raspberry pi)) از متداول ترین ابزارهای موجود در زمینه پردازش تصویر هستند. FPGA به خاطر قدرت پردازشی بسیار بالا، همواره به عنوان یک تراشه قدرتمند در حوزه پردازش تصویر مطرح بوده است. در دوره آموزش پردازش تصویر با FPGA این امکان برای مخاطبین این دوره آموزشی در نظر گرفته شده است تا در کنار آموزش FPGA و سخت افزار، بتوانند الگوریتم های پایه و نحوی پیاده سازی الگوریتم پردازش تصویر بر روی سخت افزار FPGA را بیاموزند. امروزه، ناوبری ربات بستر پویای خودمختار در کنار عدم برخود با مانع بر مبنای سیستم بینایی به یک چالش اساسی و مهم در صنعت رباتیک تبدیل شده است. برای حل این مسئله، می‌بایست سرعت دریافت، پردازش و تصمیم‌گیری ربات بسترپویا را افزایش داد، لذا در طی چند سال گذشته تحقیقات بسیاری در این زمینه با هدف افزایش قدرت نرم‌افزاری و سخت‌افزاری ربات بستر پویا با استفاده از تکنولوژیهای پیشرفته صورت گرفته است. هدف اصلی این سیستم، طراحی، ساخت و پیاده‌سازی یک هسته پردازش تصویر قدرتمند بر روی FPGA با رویکرد افزایش سرعت دریافت و استخراج اطلاعات مورد نیاز برای سیستم بینایی ربات بستر پویای NTACO به صورت زمان واقعی و با قابلیت ایجاد یک معماری انحصاری می‌باشد. ویژگی‌هایی همچون پیاده‌سازی سخت‌افرازی، انعطاف پذیری، معماری انحصاری، سرعت پردازش بالا در کنار قیمت و وزن پایین به همراه عدم نویزپذیری، این امکان را برای این سیستم فراهم می‌کند تا از آن در سیستمهای مکاترونیکی که نیاز به پردازش تصویر زمان واقعی دارند، نیز استفاده شود. یکی از مزیت‌های اصلی در این هسته پردازش تصویر ایجاد پلی بین الگوریتمهای پردازش تصویر و سخت افزار است تا بتوان از آن به صورت کاربردی و مستقیم در صنایع مختلف ، پروژه های تحقیقاتی و پایان نامه های دانشگاهی استفاده نمود. سیستم طراحی شده در این بخش مبتنی بر زبان C بوده و برای طراحی آن از دو نرم افزار Quartus 11.1 و NIOSII 11.1 استفاده شده است. به دلیل ویژگیهای تعبیه شده در این سیستم این امکان وجود دارد تا با اعمال ملاحظاتی سرعت پردازشی به صورت چشمگیری افزایش یابد و از نتایج آن در صنایع مختلف استفاده شود. در طراحی این سیستم از دوربین OV7670 استفاده شده است که برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن می توانید به بخش اخبار فن آوری و یا مقاله مرتبط با این سیستم در IEEEمراجعه نمایید. دوستان علاقه مند به آموزش AVR، آموزش FPGA و آموزش ARM می توانند به بخش مطالب آموزشی سایت شرکت نوین تراشه البرز مراجعه بفرماییند.

مقدمه ای بر اصول پردازش تصویر و بینایی ماشین
انواع تصاویر دیجیتال و الگوریتم ها
بررسی و پیاده سازی هیستوگرام و انواع الگوریتم های پردازش

هیستوگرام مانند تعدیل و تطبیق هیستوگرام تنظیم روشنایی

و کنتراست تصویر

استفاده از فیلترها برای کاهش نویز
روش های قطعه بندی و لبه یابی تصاویر مانند الگوریتم لبه یابی SOBEL
تشخیص خطوط و اشکال هندسی با استفاده از تبدیل هاف
پیاده سازی مباحث فوق با استفاده از FPGA و پردازشگر NIOS II