پیاده سازی بلوک های پایه ی پردازش تصویر روی پلت فرم های متحرک
چکیده
پردازش تصویر از جمله مباحث روز دنیا است و در بسیاری از کاربردها به یاری انسان آمده است. این دانش نوین با رشدی محسوس در بسیاری از زمینه ها نفوذ کرده و امروزه بسیاری از سیستم های کنترلی در قالب ماشین های بینایی از آن سود می برند. پردازش تصویر پس از ظهور خود به سرعت در زمینه هایی چون پزشکی، نظامی، صنعتی، هوافضا و روباتیک کاربرد گسترده ای پیدا کرد و اکنون شمار زیادی از سیستم های کنترلی بدان وابسته اند. در سال های اخیر دانشمندان جنبه های مختلف پیاده سازی الگوریتم های گوناگون پردازش تصویر را بر روی کامپیوترهای همه منظوره مورد بررسی قرار داده اند. امّا در بسیاری از موارد که از نظر زمان، هزینه، فضا و شرایط محیطی محدودیت وجود دارد، این کامپیوترها کارایی لازم را ندارند. اینجاست که استفاده از پلت فرمی که بتواند مستقل از این کامپیوترها الگوریتم های مورد نظر را اجرا کند، سودمند به نظر می رسد و این امری است که کمتر مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از یک پلت فرم سخت افزاری علاوه بر افزایش سرعت اجرایی و صرفه-جویی در مصرف انرژی و هزینه، قابلیت تحرک سیستم را نیز به ارمغان می آورد. امّا مسلماً چالش های خاص خود و مشکلاتی متفاوت از اجرا روی کامپیوترهای همه منظوره را نیز دارد. هدف از این پژوهش بررسی و پیاده سازی برخی از الگوریتم های پایه ای پردازش تصویر بر روی پلت فرم های متحرک است. از این رو ابتدا پلت فرم های موجود از نظر ویژگی ها و کارایی مورد بررسی قرار گرفته و در حوزه ی کاربردهای پردازش تصویر مقایسه شده اند و در نهایت c6416 dsk از خانواده ی dspها و از شرکت ti انتخاب شده است. پس از انتخاب پلت فرم، برخی از الگوریتم های پایه ای پردازش تصویر که بیشتر به منظور بهبود کیفیت تصویر و رفع نویز و یا اعمال فیلترهای گوناگون روی تصویر به کار می روند، مورد بررسی قرار گرفته و پس از تست و اجرا در نرم افزار متلب روی پلت فرم منتخب پیاده سازی شده است. برای اجرای الگوریتم ها روی dsp ابتدا در محیط نرم افزار code composer studio شبیه سازی صورت گرفته و سپس بر روی بورد سخت افزاری آزمایش شده است. نتایج به دست آمده حاکی از برتری واضح dspها نسبت به اجرا روی pc است. همچنین از آنجا که پردازنده ی منتخب ممیزثابت است تأثیر قابل توجه کدنویسی به صورت ممیزثابت در مقابل ممیزشناور محسوس است. به علاوه بهینه سازی کد در زمان اجرای الگوریتم ها تأثیر قابل توجهی داشته است. در انتها نیز روشی نوین برای طراحی یک سنسور جابجایی مبتنی بر پردازش تصویر به منظور کنترل یک میزلرزه ارائه شده است. در واقع سیستم قبلی از یک کنترل حلقه بسته برای کنترل میز لرزه استفاده می کند. در این سیستم میزان جابجایی میز از طریق یک انکودر خطی محاسبه می شود که نتایج آن به عنوان فیدبک توسط کنترلر استفاده می شود. در سیستم جدید یک دوربین و برنامه ی پردازش تصویر جایگزین انکودر شده و پس از محاسبه-ی جابجایی میز به صورت بلادرنگ نتایج را از طریق شبکه برای کنترلر ارسال می کند. نتایج به دست آمده از سیستم مبتنی بر پردازش تصویر با سیستم قبلی قابل مقایسه است و مقایسات صورت گرفته امکان بهره مندی از مزایای سیستم جدید را فراهم می کند.