Буферизація зображень при їх обробці у спеціалізованих процесорах

Анотація

У багатьох застосунках для цифрової обробки зображень, які реалізовані у програмованих логічних інтегральних схемах, кадри зображення, що обробляються, зберігаються у зовнішній динамічній пам’яті. Продуктивність такого застосунку залежить від швидкодії динамічної пам’яті та необхідної кількості звертань до неї під час виконання алгоритму. Ця продуктивність оптимізується завдяки використанню буферної пам’яті, яка реалізована у програмованих логічних інтегральних схемах. Але не існує загального методу, який би дав змогу формально синтезувати буферну пам’ять з заданими пропускною здатністю, порядком слідування вхідних і вихідних даних та мінімізованими апаратними витратами. В роботі розглядаються особливості вводу й обробки зображень у спеціалізованих процесорах на базі програмованих логічних інтегральних схемах. Аналізуються методи побудови буферних схем у програмованих логічних інтегральних схемах, завдяки яким зменшується інтенсивність обмінів даними з зовнішньою пам’яттю. Приводиться метод синтезу конвеєрних схем з заданими характеристиками продуктивності та порядком слідування даних, який ґрунтується на відображенні просторового графу синхронних потоків даних у структуру, що реалізована в програмованих логічних інтегральних схемах. Запропонований метод проектування буферних схем, який заснований на відображенні просторового графу синхронних потоків даних у локальну пам’ять у вигляді ланцюжків конвеєрних регістрів. Метод дає змогу організувати потік вхідних даних на вхід вбудованих конвеєрних блоків обробки зображень, в якому дані слідують у заданому порядку, а також мінімізувати об’єм буферної пам’яті. Метод забезпечує використання в програмованих логічних інтегральних схемах вбудованих динамічно регульованих регістрових затримок, що підвищує ефективність буферизації. Метод було перевірено при розробці інтелектуальної відеокамери, яка виконує алгоритм стиснення відеозображення з широким динамічним діапазоном за алгоритмом Retinex і одночасно виділяє характерні точки у зображенні для подальшого розпізнавання образів. При цьому виконується багатократна децимація кадра. Завдяки багатократній буферизації зображення у програмованих логічних інтегральних схемах, вдалось уникнути застосування зовнішньої динамічної пам’яті.