POLITECNICO DI MILANO

Sistema basato su Evolvable Hardware per

il riconoscimento dei contorni in immagini

digitaliDario Mattasoglio: dario.mattasoglio@dresd.org

Relatore: Anna Maria Antola

Correlatore: Marco Domenico Santambrogio

2

IndiceIndice

Motivazioni/ObbiettiviEvolvable Hardware: una definizioneI Virtual Reconfigurable CircuitIl sistemaLe verifiche sperimentaliConclusioni e sviluppi futuri

3

Motivazioni/ObiettiviMotivazioni/Obiettivi

Motivazioni:Verificare l’effettivo utillizzo di Evolvable Hardware all’interno di sistemi reali

Obiettivi:Implementare su scheda un sistema per l'analisi di immagini digitali

Caso di studio: filtro 3x3 per il riconoscimento dei contorniRealizzazione di un sistema staticoRealizzazione di un sistema riconfigurabile

Evolvable HardwareEvolvable Hardware

4

EHWAlgoritmi evolutiviFPGA

Virtual Reconfigurable CircuitVirtual Reconfigurable Circuit

5

StrutturaFunzionamento

Il riconoscitore di contorniIl riconoscitore di contorni

6

Codice

Operazione

0 |A-B|

1 A

2 ¬A

3 A or B

4 ¬A or B

5 A and B

6 ¬(A and B)

7 A xor B

8 A >> 1

9 A >> 2

A (A and 0x0F) or (B and 0xF0)

B (A + B > 255) ? 255 : A + B

C (A + B) >> 1

D (A + B) >> 2

E Max(A,B)

F Min(A,B)

0 2

3

1

F

0

4

I4I8

I7

I5

VRC per il caso di studioVRC per il caso di studio

7

Legenda Elaborazione

1alta impedenzaattivo altoattivo basso

........

Ingressi

Attivazione

Livello 1 Livello 2 Livello 6 Livello 7

Uscita

Elaborazione 2

Il sistemaIl sistema

8

Controller UART Controller DDR

Microblaze

Riconoscitore dei contorni

DDR

FPGA

Interfaccia seriale

OPB

8

Solo riconoscimento dei contorni

(a) immagine in ingresso(b)immagine prodotta

•Tempo di elaborazione: 0,054 sec

Convertitore in scala di grigi

Esperimento 2Esperimento 2

9

Sistema completoPrima conversione in scala di grigiPoi riconoscimento dei contorni

•Tempo impiegato: 0,49 sec

•Tempo senza conversione in scala di grigi: 0,35 sec

10

Sistema riconfigurabileSistema riconfigurabileAREA (Xilinx VIIP7)

SistemaParte Fissa

– Slice utilizzate: 2100Parte Riconfigurabile

– Slice allocate area riconfigurabile: 896

IP-Cores:Filtro (Convertiore in scala di grigi)

– # Frames: 126– Dim Bitstream: 110 KB– Slice utilizzate: 124

Edge Detector (E.D.)– # Frames: 158– Dim Bitstream: 110 KB– Slice utilizzate: 127

TEMPOTroughput Riconfigurazione:1,02 MB/secTempo Riconfigurazione: 0,1 secMin Dim Dato: 32353 byte

Dim img (minima): 180x180

11

Conclusioni e Sviluppi FuturiConclusioni e Sviluppi Futuri

Scenari multi-filtro

Rimangono aperti dei problemiNon adatto a sistemi in cui è necessaria una risposta molto veloce (ad esempio sistemi autonomi)

Applicazione reale dell'EHW

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DomandeDomande

Grazie per l’attenzione…