Implementación de un sistema basado en FPGA para procesar imágenes y emparejar puntos clave en imágenes de alta resolución
Autores: Bundschuh, Sina; Kunze, Jan; Kuhnert, Klaus-Dieter
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Implementación de un sistema basado en FPGA para procesar imágenes y emparejar puntos clave en imágenes de alta resolución
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Procesamiento
Entrada visual
FPGA
Datos de cámara
Detección de puntos clave
Coincidencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
El procesamiento de paisajes y la búsqueda de puntos de interés es crucial para aplicaciones en robótica y misiones aeroespaciales. Esas áreas requieren un procesamiento de entrada visual eficiente y confiable. Aquí, las matrices de compuertas programables en campo (FPGAs) ofrecen ventajas esenciales, como bajo consumo de energía en comparación con las CPUs, realizando un gran número de cálculos simultáneamente y teniendo hardware compacto. Este documento presenta un sistema FPGA que procesa datos de cámara entrantes, encuentra puntos de interés y los empareja en diferentes imágenes de alta resolución (2048 x 1088). Es un enfoque novedoso para implementar la tubería de procesamiento de imágenes completa en imágenes de alta resolución dentro del tejido FPGA sin hardware adicional. Para la detección y emparejamiento de puntos clave, nuestro trabajo utiliza un algoritmo SIFT modificado optimizado para el procesamiento de implementación FPGA y un método de emparejamiento basado en el vecino más cercano. Se implementó en un FPGA Xilinx Kintex-7 y parcialmente en un NanoXplore NG-Ultra para evaluar un FPGA resistente a la radiación para aplicaciones espaciales. En el Kintex-7, la detección de puntos clave logra una velocidad de 33 ms por imagen, y sus características se emparejan en hasta 5 imágenes por segundo. A juzgar por la utilización de recursos de un módulo de procesamiento de imágenes en el NG-Ultra, parece factible trasladar todo el sistema a un FPGA resistente a la radiación.
Descripción
El procesamiento de paisajes y la búsqueda de puntos de interés es crucial para aplicaciones en robótica y misiones aeroespaciales. Esas áreas requieren un procesamiento de entrada visual eficiente y confiable. Aquí, las matrices de compuertas programables en campo (FPGAs) ofrecen ventajas esenciales, como bajo consumo de energía en comparación con las CPUs, realizando un gran número de cálculos simultáneamente y teniendo hardware compacto. Este documento presenta un sistema FPGA que procesa datos de cámara entrantes, encuentra puntos de interés y los empareja en diferentes imágenes de alta resolución (2048 x 1088). Es un enfoque novedoso para implementar la tubería de procesamiento de imágenes completa en imágenes de alta resolución dentro del tejido FPGA sin hardware adicional. Para la detección y emparejamiento de puntos clave, nuestro trabajo utiliza un algoritmo SIFT modificado optimizado para el procesamiento de implementación FPGA y un método de emparejamiento basado en el vecino más cercano. Se implementó en un FPGA Xilinx Kintex-7 y parcialmente en un NanoXplore NG-Ultra para evaluar un FPGA resistente a la radiación para aplicaciones espaciales. En el Kintex-7, la detección de puntos clave logra una velocidad de 33 ms por imagen, y sus características se emparejan en hasta 5 imágenes por segundo. A juzgar por la utilización de recursos de un módulo de procesamiento de imágenes en el NG-Ultra, parece factible trasladar todo el sistema a un FPGA resistente a la radiación.