Skip to main content
SUPERVISOR
Seyedmasoud Sayedi
سید مسعود سیدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Hasan Davary Dowlat Abadi
محمدحسن داوری دولت آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
Today, vision chips have many applications in real time image processing. By integrating the image sensor and processor(s) o one substrate, the data transfer bottleneck between these two parts has been removed, and as a result the chips are capable of performing image processing algorithm at very high frame rates (in order of thousands frames per second). Different types of vision chips each with its own pros and cons have been proposed and fabricated, and are categorized based on different parameters. For instance, they can be categorized based on their circuit structures, as analog or digital vision chips. Digital vision chips are faster, more robust and more tolerant to the noise. On the other hand analog ones consume less power and are more compact. Processors arrangement is another parameter used to group these chips. Processors can be located next to each pixel, or next to each column(row) of pixels, or next to entire pixels array. Pixel-level processors are the fastest but they are extremely large and reaching to high-resolution images are impossible with them. In contrast, chip-level processors are a good choice for high resolution images, but they are relatively slow. Column-level processors are located between these two limits. In this work a general-purpose vision chip based on column processor is proposed. The vision chip uses SIMD structure for its image parallel processing. By using digital processors, the chip can process black and white (binary) and gray (8 bit) images. Image algorithms implemented in this chip are low-level, and include: spatial filter with a 5×5 kernel and with arbitrary coefficients, like edge detection and averaging; ranking or statistical filter, like median, maximum and minimum filters; and morphological filter including erosion and dilation. By exploiting a global memory, the chip area is reduced, and also performing high frame rate image processing tasks is possible . The processing is done in a bit-serial manner due to the large size of the kernels. The proposed structure can be easily developed for doing other tasks. There is a processing element(PE) and it’s corresponding circuit for each 5 column of the pixels array. Therefore the size of the chip is proportional to the number of image columns, while the processing speed is proportional to the number of images rows. For example it takes 40µs and 4.8µs to process an image with 64 rows in gray and binary mode respectively. The proposed circuit is implemented using both full-costum design and digital design flow manner. The SDF files are used for time verification of the circuits. The results related to design, implementation and simulation of a 64×64 array verifiy the functionality of the circuit. Keywords: 1-vision chip 2- CMOS image computing sensor 3-VLSI 4-row/column processor 5-image processing 6-SDF Files
امروزه تراشه های بینایی کاربرد وسیعی در پردازش بلادرنگ تصاویر یافته اند. این تراشه ها با تجمیع حسگرهای تصویر و پردازنده(ها) بر روی یک بستر، محدودیت موجود در تراشه های سنتی مربوط به انتقال اطلاعات از حسگر تصویر به پردازنده را از بین برده اند. با از بین رفتن این محدودیت، پردازش هایی با نرخ تصویر حدود چند هزار فریم بر ثانیه ممکن می گردد. انواع مختلفی از این تراشه ها پیشنهاد و ساخته شده اند که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند که با توجه به معیارهای مختلف دسته بندی می شوند. برای مثال از لحاظ ساختار مداری می توان آن ها را به دو دسته‌ی دیجیتال و آنالوگ دسته بندی کرد. تراشه های دیجیتال مطمئن تر، سریع‌تر و در برابر نویز مقاوم‌تر هستند در حالیکه تراشه های آنالوگ توان کمتری مصرف می کنند و سطح کمتری اشغال می کنند. همچنین محل قرار گرفتن پردازنده ها در کنار حسگرها معیار دیگری برای دسته بندی این تراشه هاست. محل قرار گرفتن پردازنده ها می تواند در کنار پیکسل، در کنار سطر/ستون و یا در کنار کل آرایه باشد. پردازنده های درون پیکسلی بیشترین سرعت را دارند اما سطح هر پیکسل زیاد بوده که این امر داشتن میزان تفیک بالا را غیرممکن می سازند. در مقابل ساختارهای پردازنده در کنار کل آرایه میزان تفکیک بالا و سرعت پایینی دارند. تراشه های بینایی با استفاده از پردازنده های سطری/ستونی علاوه بر داشتن سرعت قابل قبول می توانند میزان تفکیک بالایی نیز داشته باشند. هدف این پایان نامه طراحی و شبیه سازی یک تراشه ی بینایی چند منظوره مبتنی بر پردازنده های ستونی است. این تراشه دارای ساختار پردازنده های دیجیتال «تک دستوره-چند داده ای» (SIMD)بوده وقادر به پردازش تصاویر سیاه و سفید(تک بیتی) و خاکستری(8 بیتی) می باشد. پردازش های انجام شده توسط این پردازنده ها در سطح پایین و شامل فیلتر مکانی با هسته 5×5 و با ضرایب دلخواه از جمله آشکارسازی لبه و میانگین گیری، فیلتر رده بندی یا آماری از جمله فیلتر میانه، بیشینه و کمینه، فیلترهای ریخت‌شناسی از جمله فرسایش و گسترش می باشد. این پردازنده ها با استفاده مناسب از حافظه ی عمومی علاوه بر کاهش سطح مدار، پردازش تصویر با نرخ تصویر بالا را ممکن می سازند. به خاطر بزرگ بودن ابعاد هسته ی پردازش، خواندن و پردازش اطلاعات به صورت بیت-سریال است. ساختار ارائه شده می تواند به راحتی توسعه یافته و برای کاربردهای دیگر استفاده شود. تراشه پیشنهادی به گونه ای طراحی شده است که به ازای هر 5 ستون از تصویرآن، از یک واحد پردازنده استفاده شده است. بنابراین سطح مدار متناسب با تعداد ستون و در مقابل، نرخ تصویر متناسب با تعداد سطرهای تصویر است. برای مثال پردازش یک فریم تصویر خاکستری با 64 ردیف در 40 میکروثانیه و پردازش یک فریم سیاه و سفید در 8/4 میکروثانیه انجام می گیرد. برای پیاده‌سازی این مدار از دو روش روند طراحی دیجیتال و تمام سفارشی استفاده شده‌است. همچنین برای تأیید صحت عملکرد زمانی مدار از فایل‌های SDF استفاده شده‌است. نتایج مربوط به طراحی، پیاده‌سازی و شبیه سازی یک آرایه ی 64×64 صحت عملکرد مدار را نشان می دهد. کلمات کلیدی:1-تراشه بینایی 2-حسگر محاسباتی تصویر CMOS 3- VLSI 4-پردازنده های سطری/ستونی 5-پردازش تصویر 6-فایلSDF

ارتقاء امنیت وب با وف بومی