Skip to main content
SUPERVISOR
Said Sadri,Seyedmasoud Sayedi
سعید صدری (استاد مشاور) سید مسعود سیدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Yusof Doosthoseini
یوسف دوست حسینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Design and Implementation of Integral Image Algorithm on CMOS Image Sensor
One of the most important aspects of image processing algorithms is their real-time implementation feasibility. Real-time processing is necessary in many applications such as cell phones, machine vision, industry observation, and data cyphering. Therefore approaches that reduce computational complexity are important in these applications. Integral image is one of these concepts. It is used in different algorithms such as object detection and tracking, point correspondence in different images, and thresholding. Although using integral image speeds up computation and reduces the complexity, it is still a data intensive and time-consuming process. Hence, many efforts have been spent in order to accelerate integral image computation on different platforms. On the other hand by developing in CMOS technology and reducing transistor sizes, it is possible to integrate processing circuits with image sensors in order to perform image capturing and data processing simultaneously, which leads to speed improvement and cost, power, and area reduction. The goal of this thesis is to introduce an architecture in which integral representation, computation and capturing the image are done simultaneously. In order to calculate the integral image, it is divided into adjacent non-overlapping blocks. The integral image of each block is calculated independently from the others and sent outside of the sensor along with the image data. The final integral image is computed from the block values according to the proposed method. Each block is assumed to be 16×4 and the CMOS image sensor has two transistors per pixel. Integral image computation in each block is similar to the conventional serial method, however, in the proposed method only saving the integral value of one pixel is needed because of changing the scan mode from row by row to column by column. In order to evaluate the performance of the proposed architecture, the block output is computed for different inputs via simulations and the error for each input is presented. The blob detector used in SURF algorithm is also performed on a 160×160 sample image, whose integral image is computed by both conventional serial and the proposed methods. The outputs for both methods are very similar, while computation speed of the proposed method is increased up to 500 times. Keywords: CMOS image sensor, Integral image, Hardware implementation, Parallel processing
یکی از مهمترین معیارهای الگوریتم‌های پردازش تصویر قابلیت پیاده‌سازی آن‌ها به صورت زمان‌-حقیقی می‌باشد. پردازش‌های زمان‌-‌حقیقی دارای کاربردهای فراوانی از جمله تلفن‌های همراه، بینایی ماشین، نظارت بر صنعت و امنیت اطلاعات می‌باشند. از این رو مفاهیم و روش‌هایی که موجب تسریع انجام محاسبات و کاهش حجم آن‌ها می‌گردند حائز اهمیت هستند. تصویر تجمعی یکی از این مفاهیم است. این مفهوم در الگوریتم‌هایی همچون تشخیص و تعقیب شی، یافتن ارتباط میان تصاویر و آستانه‌گذاری استفاده می‌شود. هر‌چند به کار‌گیری تصویر تجمعی موجب افزایش سرعت پردازش‌ها می‌شود، اما محاسبه این تصویر خود امری زمان‌بر و با حجم محاسباتی بالا است. از این‌رو تلاش‌هایی برای محاسبه سریع این تصویر بر روی بسترهای گوناگون صورت گرفته است. از طرفی با پیشرفت تکنولوژی CMOS و کوچکتر شدن ابعاد ترانزیستورها امکان مجتمع‌سازی مدارهای پردازشی در کنار حسگرهای تصویر و انجام پردازش همزمان با دریافت تصویر فراهم گشته است. این عمل موجب افزایش سرعت و کاهش هزینه، توان مصرفی و سطح اشغالی می‌شود. هدف این پایان‌نامه پیشنهاد ساختاری جهت محاسبه تصویر تجمعی همزمان با دریافت اطلاعات تصویر در حسگر می‌باشد. برای این منظور تصویر به بلوک‌های مجاور هم تقسیم شده، تصویر تجمعی هر بلوک مستقل از سایر بلوک‌ها محاسبه گشته و همراه اطلاعات تصویر به خارج از حسگر انتقال می‌یابد. پس از آن با استفاده از روشی پیشنهادی تصویر تجمعی نهایی با استفاده از مقادیر بلوک‌ها محاسبه می‌شود. به منظور تولید تصویر تجمعی ابعاد هر بلوک در نظر گرفته شده است و از حسگر CMOS نوع جریان با دو ترانزیستور در هر پیکسل استفاده شده است. نحوه محاسبه تصویر تجمعی در هر بلوک مشابه روش مرسوم سریالی است، اما با تغییر نحوه جاروب تصویر از حالت سطری به ستونی تنها به ذخیره‌سازی مقدار تجمعی یک پیکسل در هر مرحله نیاز است. به منظور ارزیابی عملکرد مدار پیشنهادی خروجی بلوک با انجام شبیه‌سازی‌هایی به ازای سطوح مختلف ورودی‌ بررسی شده و میزان خطا در حالت‌های مختلف ارائه گردیده است. همچنین پردازش تشخیص حباب که در روش SURF مورد استفاده قرار گرفته است بر روی تصویر نمونه‌ای با ابعاد که تصویر تجمعی آن از دو روش مرسوم سریالی و مبتنی بر مدار پیشنهادی محاسبه گشته اعمال شده و خروجی‌ها با یکدیگر مقایسه شده‌اند. در حالی که نتایج خروجی مشابه یکدیگر می‌باشند سرعت محاسبه تصویر تجمعی نهایی با استفاده از بلوک‌های محاسبه شده، نسبت به محاسبه آن با استفاده از روش مرسوم تا حدود پانصد برابر افزایش یافته است. کلمات کلیدی: 1- حسگر تصویر CMO 2-تصویر تجمعی 3-پیاده‌سازی سخت‌افزاری 4-پردازش موازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی