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CAMELLIA: Core for Ambient and Mobile intELLigent Imaging Applications. C. Ruiz, V. Reyes, P. Santos, R. Peñate, T. Bautista, P.P. Carballo, G. Marrero y A. Nuñez. División Sistemas Industriales y CAD. Índice. Miembros participantes e Introducción Arquitectura del sistema - PowerPoint PPT Presentation
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I J ornada de Microelectrónica Aplicada
Instituto Universitario de Microelectrónica AplicadaLas Palmas de Gran Canaria, 16 de julio de 2004
CAMELLIA:Core for Ambient and Mobile intELLigent
Imaging ApplicationsC. Ruiz, V. Reyes, P. Santos, R. Peñate, T. Bautista, P.P. Carballo, G. Marrero y A.
Nuñez
División Sistemas Industriales y CAD
2
Índice
Miembros participantes e IntroducciónArquitectura del sistemaDivisión del trabajoAplicaciones y algoritmosArquitectura del CoprocesadorMapeado: CASSEIntegración
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Miembros participantes
RESEARCH
4
forintELLigent Imaging Applications
Introducción
Objetivos:Desarrollar un prototipo de SoC para aplicaciones “Smart Imaging” aplicadas a automoción y entornos móviles.
Empotrado en un sistema de compresión de video
Bajo coste y bajo consumo de potencia con máxima flexibilidad.
Ambient and Mobile Core
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Arquitectura del Sistema
Requerimientos:Flexibilidad: soporte de múltiples aplicaciones con una única arquitecturaCapacidad de procesadoBajo coste:
• Mínima área de silicio• Esfuerzo de desarrollo: arquitectura e interfaces genéricos
Bajo consumo de potenciaCompromiso entre flexibilidad y eficiencia
Programabilidad vs. adaptación a los algoritmos
6
Arquitectura del Sistema
MemoriaSistema
ControladorMemoria
PeriféricosRAMARM9
Video IN EstimadorMovimiento
Smart ImagingB
ridge
Coprocesadores
CPU
7
División del trabajo
El proyecto se organiza en paquetes de trabajo (Work Packages WP):
OrganizaciónEspecificaciónAlgoritmosArquitectura
MapeadoIntegraciónValidaciónDiseminación
8
Especificación: aplicaciones
CAMELLIA
Automoción Comunicaciones móviles
9
Especificación: aplicaciones
Elección de las aplicaciones como de los escenarios de validación de estas.
Aplicaciones de automoción:Detección de peatonesDetección de objetos a baja velocidad
Aplicaciones de comunicaciones móvilesEstabilización de imágenesSeguimiento de cabezas
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Algoritmos
Estructura:HLA: High Level AlgorithmMLA: Medium Level AlgorithmLLA: Low Level Algorithm
HLA
MLA MLA MLA MLA
LLA LLA LLA LLA
SourceForge: Camellia Image Processing Library
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Algoritmos
Ejemplo: Detección de objetos a baja velocidad:Algoritmo de alto nivel : Filtro de partículas (probabilidades)Algoritmos de nivel medio
• Segmentación de movimiento• Detección de sombras• Detección de luces• Detección de bordes• Detección de simetría
Algoritmos de bajo nivel
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Algoritmos
MLA: Detección de sombras:Busca áreas de oscuridad en la carreteraUtiliza: Histograma, Thresholding, Erosión, Etiquetado+Blob
Road Histogram
020406080
100120140160180
1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201 221 241
Pixel value
Num
of P
ixel
s
Series1
Imagen a procesar. Valores del histograma de una región de la carretera. Imagen “thresholded” antes de la erosión. Imagen después de la erosión.
13
Algoritmos
MLA: Detección de luces:Busca zonas de alta componente en luminancia en la imagen, (utiliza el plano V) para detectar las luces traseras y la matrícula de los vehículosUtiliza: Histograma, Thresholding, Etiquetado + Blob
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Algoritmos
Secuencia ejemplo:
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Arquitectura del coprocesador “Smart Imaging”
Ejecutar todos los algoritmos “Smart Imaging” en un único coprocesador:
Limitada programabilidad Adaptación de las etapas aritméticas y control al área de aplicación
Análisis de los algoritmos a mapear en el coprocesadorIdentificación de la funcionalidad requerida por los algoritmos Análisis del tipo y orden de ejecución de las operacionesExtracción de coincidencias entre los algoritmos
Implementación del coprocesador en SystemC
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Arquitectura del coprocesador “Smart Imaging”
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Mapeado
Necesidad de un entorno de simulación que sirva para el modelado del comportamiento del sistemaCreación del “CAmellia System Simulation Environment (CASSE) “ modelo de alto nivel del sistema Camellia, compuesto por
Modelos de arquitecturaProtocolos de comunicaciónLibrería con las aplicaciones
Sirve de testbench para la verificación funcional del coprocesador y como plataforma virtual para facilitar el portar el software de las aplicacionesObtención de métricas de la carga de comunicación y estimaciones de las prestaciones del sistemaVarios niveles de abstracción:
Transaction-Level Modelling (TLM) Bus Cycle Accurate level (BCA)
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Mapeado: CASSE
LSOD_SW_task
SI_HW_task
ME_HW_task
Video_Input_task
MacroInst
Ack
Light_results Shadow_results
Edge_results Symmetry_results
Motion vectors
Best SADs
Control/sync
Input Frame
Pr o to co l T r an s lato r W r ap p e r s (PT W )
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
PE1.PTW(CPU)
PE2.PTW(SI)
PE3.PTW(ME)
PE4.PTW(V IDEO)
syn
chro
niz
atio
n c
alls
Ne tw o r k C o m p o n e n t 2
02468
101214161820
PE1 .INIT2(CPU)
PE2 .INIT2(S I)
PE3 .INIT2( ME)
PE4.INIT2( V IDEO)
Mb
ytes
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Integración
Implementación del prototipo en una FPGA AVALON:
Excalibur XA10: Core ARM922T APEX 20KE1500.AMBA high performance bus (AHB).
Necesidad de implementar la infraestructura de comunicaciones, bridges y wrappers entre los distintos protocolos, controladores de memoria.Portar el código de los algoritmos (HLAs y MLAs) al ARM9Verificación final
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CAMELLIA:Core for Ambient and Mobile intELLigent Imaging
Applications