Skip to main content
SUPERVISOR
سید مسعود سیدی (استاد راهنما) آرمین جلیلی سه بردان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Sajad Noohi
محمدسجاد نوحی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Study of general purpose vision chips and design and implementation of a sample circuit
Nowadays image processing has attracted much attention, especially in design of real-time image processing systems because of the need for high speed, along with low area and low power consumption features. Vision chips are developed to achieve these requirements where the main idea is mostly to integrate the image sensor section and the processing circuit on a single chip, mostly in a CMOS technology. In terms of implementation, vision chips are divided into three categories of digital, analogue and mixed mode. In terms of application, they can be divided into general and specific purpose chips. The digital vision chips have normally the benefits of higher speed, precision, stability and noise immunity, but their analogue counterparts have lower power consumption and occupy smaller area. Since multitask vision chips have the capability of programmability, and are able to accomplish various signal processing tasks, these chips have higher power consumption. They also occupy more area and offer lower speed and lower fill factor comparing to the specific purpose chips. The aim of present work is to design a multitask digital processing circuit, wich performs in-pixel processing in high speed, and with low power consumption, and it has a relatively high fill factor. For the processings which can be performed in a parallel an SIMD architecture is used. The processings such as erosion, dilation, edge detection and combination of them are performed synchronously in each pixel and in parallel, so the processing time is independent of the image size. Another processing that the proposed circuit performs is asynchronous propagation among the pixels that is used for the hole filling and image reconstruction. The speed of this processing is dependent on the image size and the state of the propagation. In the proposed circuit each main synchronous processing is performed in one clock cycle that causes a relatively high increase in the processing speed. This means that the frame rate is equal to the working frequency. In the proposed circuit a dynamic comparator is used in each pixel. The designed layout for one pixel shows the fill factor i about 27.5 %. The simulation and experimental results of an array of 32 64 of the proposed pixel verify the performance of the circuit. Keywords: 1- Vision chip 2- CMOS smart image sensor 3- In-pixel processing 4- Multitask processing 4- Fill factor
در دنیای امروز پردازش تصویر از اهمیت و جایگاه به سزایی برخوردار است. در این میان چگونگی طراحی سیستم های بلادرنگ پردازش تصویر به دلیل نیاز به سرعت بالا در کنار ویژگی های مطلوب سطح و توان مصرفی کم اهمیت ویژه ای دارد. امروزه تراشه های بینایی برای دسترسی به این ویژگی ها گسترش یافته اند. این تراشه ها که ایده اصلی آن ها بر مجتمع سازی حسگر تصویر و مدار پردازشی در یک بستر سیلیکونی با استفاده از تکنولوژی CMOS استوار است، به سه دسته آنالوگ، دیجیتال و ترکیبی دسته بندی می شوند. هم چنین این تراشه ها از نظر کاربرد به دو دسته چند منظوره و تک منظوره تقسیم می شوند. تراشه های بینایی دیجیتال در مقایسه با نوع آنالوگ آن دارای سرعت، دقت، پایداری و مقاومت در برابر نویز بیشتری هستند در حالی که تراشه های بینایی آنالوگ مصرف توان و سطح کمتری دارند. تراشه های چند منظوره به دلیل اینکه باید قابلیت برنامه ریزی داشته و الگوریتم های متنوعی را پیاده سازی کنند در مقایسه با تراشه های تک منظوره مصرف توان و سطح بیشتر و سرعت و fill factor کمتری دارند. هدف این پایان نامه طراحی یک مدار پردازشی دیجیتال چند منظوره برای انجام پردازش ها به صورت درون-پیکسلی است که علاوه بر داشتن سرعت بالا و توان مصرفی کم، fill factor قابل قبولی داشته باشد. برای این منظور از پردازش هایی که قابلیت پیاده سازی موازی دارند با معماری «یک دستور-چند داده» (SIMD) استفاده شده است. این پردازش ها که شامل گسترش، فرسایش، آشکارسازی لبه و ترکیبی از آن ها است به صورت سنکرون و کاملا موازی در هر پیکسل انجام می شود و زمان پردازش مستقل از ابعاد تصویر است. پردازش دیگری که مدار پیشنهادی انجام می دهد انتشار آسنکرون در میان پیکسل ها است که برای کاربردهایی مانند پر کردن حفره و بازسازی تصویر استفاده می شود. سرعت این پردازش به ابعاد تصویر و نحوه انتشار بستگی دارد. در مدار پیشنهادی هر کدام از پردازش های اصلی سنکرون در یک دوره تناوب ساعت انجام می شود که باعث افزایش چشمگیر سرعت پردازش شده است به طوری که نرخ تصویر (frame rate) برابر با فرکانس کاری مدار است. در مدار پیشنهادی از مدار مقایسه کننده دینامیکی در بخش حسگر تصویر استفاده شده است. چینش طراحی شده برای یک پیکسل، fill factor حدود 27.5% را نشان می دهد. نتایج مربوط به طراحی و پیاده سازی یک آرایه 32 از پیکسل پیشنهادی صحت عملکرد مدار را نشان می دهد. کلمات کلیدی: 1- تراشه بینایی 2- حسگر تصویر هوشمند CMOS 3- پردازش درون-پیکسلی 4- پردازنده چند منظوره 4- fill factor

ارتقاء امنیت وب با وف بومی