Skip to main content
SUPERVISOR
Shadrokh Samavi,Seyedmasoud Sayedi
شادرخ سماوی (استاد مشاور) سید مسعود سیدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Habibi
مهدی حبیبی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1384
Object localization and position estimation is a demanding need in robotic, military and automation applications and fields. GPS is an effective solution for outdoor localization however due to radio interference it is less applicable in indoor environments and it also suffers from limited accuracy. Other RF positioning systems have also been developed to overcome these issues such as techniques based on UWB. In parallel with RF techniques, vision methods have received considerable attention for object tracking applications. The implementation of such algorithms on sensor-processor combinations tends to be power consuming and slow. As an alternative, smart vision sensors provide the opportunity for low power high speed image processing. In this thesis two modulated light detection smart CMOS image sensors are presented. The designs have the ability to sense asynchronous signals transmitted from electronic markers such as flashing light emitting diodes (LEDs) tagged on moving robots. With the presented sensors, object localization and position detection functions are simplified, performed at higher speeds in real time, and power requirement is reduced. The sensors in-pixel processing, filters out the background image data, detects the modulated marker regions and produces a single bit result for each pixel which represents the existence or absence of modulated signal in that pixel. Key Words Smart CMOS sensor, Modulated light, Electronic light tag, Vision, Localization.
تعیین و تشخیص موقعیت اجسام و اهداف به طور گسترده در زمینه‌های مختلف نظامی، مخابراتی، رباتیک و اتوماسیون کاربرد دارد. سیستم GPS روش غالب موقعیت‌یابی در محیط‌های بیرون و آزاد می‌باشد. این در حالی است که موقعیت‌یابی توسط این سیستم برای محیط‌های سربسته به دلایلی چون محو شدن چند مسیره، تداخل و شرایط عدم وجود خط دید مستقیم (non-LOS) با محدودیت‌هایی روبه‌رو می‌شود. در کنار تحقیقات RF و از جمله تکنیک‌های UWB، برای موقعیت‌یابی در محیط‌های بسته، تکنیک‌های تصویری و بینایی نیز به عنوان روش‌های مکمل مورد توجه قرار گرفته‌اند. تکنیک‌های نرم‌افزاری پردازش تعقیب هدف را می‌توان توسط ساختارهای ترکیبی سنسور تصویری-پردازنده‌ دیجیتال جهت اجرای بلادرنگ (real-time) پیاده‌سازی کرد. در این روش توان مصرفی زیاد و سرعت پردازش معمولا محدود می‌باشد. سنسورهای تصویری هوشمند امکان پردازش موازی اطلاعات تصویری را با توان مصرفی پایین توسط المان‌های پردازشی آنالوگ (و یا ترکیب آنالوگ و دیجیتال)، فراهم می‌کنند. استفاده از الگوهای تصویری خاص برای برچسب‌گذاری اهداف یکی از روش‌های موثر جهت تمایز هدف از پس‌زمینه، در سنسورهای هوشمند محسوب می‌شود. هدف تحقیق حاضر، طراحی و آنالیز سنسورهای تصویری هوشمند CMOS با توانایی تشخیص برچسب‌های نوری مدوله شده است. سنسورهای طراحی شده، تصویر پس‌زمینه را حذف کرده و مکان اجسامی را تشخیص می‌دهند که نور مدوله شده ارسال می‌کنند. از مشخصه‌های اصلی سنسورهای طراحی شده، عدم نیاز به لینک اضافه برای همزمان‌سازی سیگنال ارسال شده با فرآیند دمدولاسیون در داخل تراشه (عملکرد آسنکرون)، امکان تشخیص شناسه سیگنال ارسال شده و قابلیت انجام پردازش و تشخیص مکان به صورت درون پیکسلی می‌باشد. برای این منظور دو تکنیک متفاوت دمدولاسیون آسنکرون متعامد و دمدولاسیون آسنکرون ارائه می‌گردد و سلول‌های مداری مناسب جهت محقق کردن این تکنیک‌ها معرفی می‌شوند. در این روش‌ها، خروجی سنسور تصویری به ازاء هر پیکسل، تک بیتی خواهد بود که نشان دهنده وجود و یا عدم وجود سیگنال مدوله شده در آن نقطه از تصویر است. پیکسل‌های دمدولاسیون ارائه شده از لحاظ مداری مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفته و عملکرد آنها در شرایط واقعی و در حضور پارامترهای غیر ایده‌آل چون عدم تقارن المان‌ها، نویز تصادفی، تغییرات شرایط محیطی چون دما و شرایط ارسال سیگنال مدوله شده، آنالیز شده است و نتایج بدست آمده با استفاده از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری مورد تایید قرار گرفته‌اند. همچنین عملکرد این سلول‌ها در یک ساختار آرایه‌ای و در حضور نوسانات ولتاژ تغذیه بر اثر امپدانس خطوط انتقال شبیه‌سازی و بررسی شده و با توجه به نتایج حاصل، مشخصات عملکرد سنسورها و همچنین محدوده کاری و حساسیت آنها بدست آمده است. با توجه به اینکه پهنای باند اطلاعات خارج شده از تراشه صرفا محدود به مکان جسم تحت تعقیب بوده و توان مصرفی تراشه پایین است، سنسورهای ارائه شده گزینه‌ مناسبی جهت استفاده در شبکه‌های سنسوری توزیع شده (Distributed Sensor Network) و همچنین ناوبری وسایل نقلیه هوشمند می‌باشند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی