Створення засобів проектування та розробка на їх основі високопродуктивних процесорів систем технічного зору

Розроблена система технічного зору, яка виконує стиснення зображення з широким динамічним діапазоном (ШДД) до сигналу з динамічним діапазоном 48 дб без втрат чіткості як у світлих, так і темних місцях та без артефактів і має помірні апаратні витрати при реалізації в програмованих логічних інтегральних схемах (ПЛІС). Вибрано алгоритм Retinex стиснення ШДД-зображення на основі білатеральної функції локальної яскравості. Запропоновано спрощений алгоритм стиснення ШДД-зображення, який замість білатеральної функції використовує функцію аналізу локальних характеристик зображення.
Розроблено бібліотеку віртуальних модулів для створення систем технічного зору різної складності на базі ПЛІС. Модулі бібліотеки мають мінімізовані апаратні витрати, велику пропускну здатність та уніфікований інтерфейс. Вони розраховані на частоту слідування пікселів до 150 МГц при реалізації у ПЛІС фірми Lattice та удвічі більшу – у ПЛІС фірм Altera, Xilinx.
Запропоновано аналітичний метод синтезу конвеєрних обчислювачів на основі просторового графу синхронних потоків даних (ГСПД), який забезпечує синтез конвеєрних обчислювальних пристроїв з регламенто¬вано великою пропускною здатністю та мінімізованими апаратними витратами у ПЛІС. Показано його спрощення при проектуванні процесорів обробки відеозображень. Складність оптимі¬зації при використанні методу є значно нижчою ніж у інших методів завдяки великій кількості обмежень, які накладаються на ГСПД.
Розроблено ядро мікропроцесора RISC-ST2, яке орієнтоване на обробку послідовних потоків даних у ПЛІС. Воно займає невеликі апаратні витрати і виконує 100 млн. команд за секунду. Для нього розроблено програму асемблера. Ядро мікропроцесора призначене для керування модулями системи технічного зору та реалізації інтелектуальної обробки зображень. Воно спроможне розпаковувати та виводити зображення GIF-файлів зі швидкістю 5 мегапікселів за секунду.
Випробування системи технічного зору показали, що вона виконує стиснення динамічного діапазону ШДД-зображення з 120 дб до 48 дб з мінімальними втратами чіткості деталей як у темних, так і світлих місцях. Встановлено, що, завдяки використанню модернізованого алгоритму Retinex, покращується чіткість деталей, особливо на яскравих ділянках зображення.