Dispositivos Reconfiguráveis em Processamento de Imagem – Aplicação à detecção de faixas de rodagem

Abstract

O Field-Programmable Gate Array (FPGA) tem sido cada vez mais explorado e investigado como plataforma de prototipagem e implementação de sistemas em variadíssimas áreas, incluindo as de processamento de imagem e visão computacional, uma vez que a sua arquitectura massivamente paralela proporciona numerosos benefícios no desempenho, custos e gastos energéticos quando comparado com os processadores tradicionais. O principal objectivo desta dissertação consiste em desenvolver e implementar uma aplicação de detecção de faixa de rodagem automóvel baseada em FPGA, que permita identificar diferentes tipos de linhas separadoras de faixa de rodagem, nomeadamente as linhas da faixa em que se localiza o carro, as linhas das potenciais faixas e as linhas verti cais de transição de faixa, quando o carro efectua a passagem de uma faixa de rodagem para outra. Pretende-se que a aplicação abranja todos os processos de processamento, nomeadamente de aquisição de dados vídeo, o seu processamento propriamente dito e a apresentação do resultado final num monitor. Os métodos e as funções desenvolvidas foram validadas utilizando as linguagens de programação mais populares no momento, C e C++, recorrendo também a várias biblio tecas C, sendo a mais usada a biblioteca Video do ambiente de desenvolvimento Vivado HLS, cujas funções de processamento de vídeo são compatíveis com funções existentes de OpenCV. Para a implementação do sistema foi usado um Embedded Vision Bundle da Digilent, ou seja, uma placa Zybo Z7-20 em conjunto com um módulo de imagem Pcam 5C

The Field-Programmable Gate Array (FPGA) has been increasingly explored and investi gated as a platform for prototyping and system implementation in a wide range of areas, including areas of image processing and computer vision, since its massively parallel architecture provides numerous benefits in performance, cost and power consumption compared to traditional processors. The main objective of this dissertation is to develop and implement an FPGA based lane detection application, that can identify different types of lane lines, namely, the lane lines in which the car is located, the lines of the potential lanes and the vertical lines, when the car moves from one lane to another. The intention is to create an application that covers all involved processes, namely video data acquisition process, the processing of the data, and the presentation of the final result on a monitor. The developed methods and functions were validated using C and C++ programming languages, which are still the most popular worldwide. Also, several C libraries were used, Video library of Vivado HLS development environment being the most used, whose video processing functions are compatible with existing OpenCV functions. For the im plementation of the system was used a Digilent Embedded Vision Bundle, which consists of a Zybo Z7-20 board and a Pcam 5C image module.