Skip to main content
SUPERVISOR
Seyedmasoud Sayedi
سید مسعود سیدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farzaneh Babashahi
فرزانه باباشاهی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Study and D esign of Vision Chips Based on Processing at Block of Pixels Level
Vision chips have many applications in tracking systems, object recognition, image segmentation, etc. The advancement of CMOS technology and reduction of transistors sizes, have made many progress in improving of image quality, reduction of area and power consumption and increasing of computational speed. By using this technology and employing high density circuits, photo sensors and processing units are integrated in one chip. Elimination of the need for data transmission between the sensors and the off-chip circuits reduces power consumption and increases the processing speed. Vision chips based on their usage are designed in five different architectures. These architectures are different in terms of computational speed, power consumption and chip area. Block-based vision-chip is one of these architectures that consists of some similar circuit blocks, that each contains a group of photo pixels (e.g. a 16*16 array pixels) and one processor that works in parallel with other block processors. The main advantage of block based architecture is its scalability in terms of resolution and image size. In this work, this architecture is implemented on FPGA by using VHDL codes, and MRI images are processed in this structure. Basic reference information is obtained by using normal MRI images and fuzzy clustering. This information is used to process MRI images of patients with Alzheimer’s disease. In addition, an algorithm is introduced to find each block distance from the center part of the brain. By combining the result of the intensity fuzzy clustering algorithm with the spatial information of pixel, lesion and its location are detected in patient MRI images. A fixed point ALU is implemented and used in each block for fuzzy clustering computations. The implemented ALU has an accuracy of three decimal places. The proper size of the blocks is obtained, and based on that the clustering algorithm is implemented on FPGA. Comparing the results with the software results confirms the correct implementation of the algorithm. Key Words : Vision Chip, Pixel Array, Block Based Architecture, MRI Images, Fuzzy Clustering, Alzheimer’s Disease.
تراشه‌های بینایی کاربردهای زیادی در سیستم‌های ردیابی، تشخیص شئ، بخش‌بندی تصویر و... دارند. با پیشرفت تکنولو‌ژی CMOS و کاهش ابعاد ترانزیستورها، پیشرفت‌های زیادی در این زمینه در جهت کاهش توان مصرفی، افزایش سرعت محاسبات و بهبود کیفیت تصویر انجام ‌شده ‌است. در تراشه‌های بینایی با استفاده از این تکنولوژی و طراحی مدارهایی با تراکم بالا در مساحت کوچک ، حسگرها و بخش پردازشی در یک تراشه جانمایی می‌شوند و با حذف مرحله انتقال اطلاعات از حسگر‌ها به بخش پردازشی توان مصرفی کاهش و سرعت پردازش افزایش می‌یابد. تراشه‌های بینایی با توجه به کاربرد ، با استفاده از 5 معماری کلی مختلف طراحی می‌شوند. هر معماری از نظر سرعت اجرا ، توان مصرفی و مساحت تراشه متفاوت با سایر معماری‌ها است. معماری بلوکی یکی از معماری‌های مورد استفاده در این تراشه‌ها است. در این معماری به هر بلوک از تصویر (به عنوان مثال آرایه $ 16 \imes 16 $ از پیکسل‌ها ) یک پردازنده اختصاص داده می‌شود و همه بلوک‌ها موازی با یکدیگر اطلاعات پیکسل‌های مربوط به خود را پردازش می‌کنند. از مزیت‌های مهم این معماری نسبت به سایر معماری‌ها ثابت بودن زمان پردازش نسبت به وضوح و ابعاد تصویر است. در کار حاضر این معماری با استفاده از زبان VHDL بر روی تراشه FPGA پیاده‌سازی شده و تصاویر MRI در این معماری پردازش شده‌اند. در این رابطه با استفاده از تصویر مغز سالم و اجرای الگوریتم خوشه‌بندی فازی ، اطلاعات مرجع برای پردازش تصاویر بیماران مبتلا به آلزایمر بدست آمده است. همچنین یک الگوریتم پیشنهادی جهت محاسبه فاصله هر بلوک ، از بخش مرکزی مغز ارائه شده است. با ترکیب اطلاعات بدست آمده از الگوریتم خوشه‌بندی روشنایی و اطلاعات مکانی پیکسل‌ها در تصویر بیمار ، توده و مکان آن تشخیص داده شده است. برای اجرای الگوریتم خوشه‌بندی ، واحد محاسباتی اعشاری طراحی و در هر بلوک استفاده شده است. دقت محاسبات در این بلوک تا 0.001 اعشار است. همچنین اندازه مناسب بلوک‌ها جهت اجرای موثر الگوریتم کلی و تشخیص درست توده تعیین و بکار برده شده است. نتایج بدست ‌آمده حاصل از پیاده‌سازی الگوریتم خوشه‌بندی با نتایج محاسبات نرم‌افزاری مطابقت دارد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی