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Publicação
Biblioteca Genérica de Pré-Processamento de Imagem em FPGA aplicada a Sistemas de Visão Industrial
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 4.06 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
A evolução tecnológica e a necessidade da sociedade atual possuir produtos de maior
qualidade, provocou um aumento de complexidade nos sistemas de visão industrial im-
plicando a integração de mais hardware na sua constituição com a finalidade de melhorar
a sua eficiência. Na presente dissertação, o objetivo consiste na implementação de uma
biblioteca genérica de métodos para execução em FPGA, em tempo real, com a finalidade
de diminuir o tempo de processamento de imagem em sistemas de visão. O seu desen-
volvimento teve como base a especificação de filtros em VHDL e a sua implementação
na plataforma Zybo Z7-20. As frames processadas são transmitidas para CPU via Ethernet
(UDP), possibilitando a integração do projeto em aplicações reais e a validação dos méto-
dos. Foi realizada uma comparação entre o tempo de processamento de todos algoritmos
desenvolvidos em duas plataformas (CPU e FPGA), assim como, a integração num sis-
tema de visão industrial. Os resultados obtidos demonstraram ser positivos, visto que, a
execução do pré-processamento em FPGA em tempo real acrescenta um atraso à imagem
original na ordem dos nanossegundos, enquanto que, em CPU existe um acréscimo de
tempo na ordem dos milissegundos para processar uma frame. Por fim, foi também rea-
lizada a comparação de tempos com uma solução baseada em GPU, na qual, se verificou
que quando executado o pré-processamento em FPGA são obtidos melhores resultados.
The technological evolution and society need to own the best quality products induced an increase in industrial vision systems complexity requiring more hardware to improve its efficiency. The objective of this work is the development of a generic pre-processing FPGA library, to accelerate real time industrial vision systems. Its development was based on the design of VHDL filters, implemented on a Zybo Z7-20 platform. The processed frames are transmitted to a CPU by Ethernet protocol (UDP) to enable the project integration in real applications and the methods validation. The execution time of all filters was compared in two platforms (FPGA and CPU) followed by the project integration in an industrial vision system. The obtained results were positive, where the FPGA solution in real-time only adds a nanoseconds range delay to the execution time of the original image, while the CPU solution adds a milliseconds range delay to process a frame. Lastly, a comparison of execution times with a GPU-based solution was also performed, in which it was conluded that the FPGA pre-processing algorithms achieve better results.
The technological evolution and society need to own the best quality products induced an increase in industrial vision systems complexity requiring more hardware to improve its efficiency. The objective of this work is the development of a generic pre-processing FPGA library, to accelerate real time industrial vision systems. Its development was based on the design of VHDL filters, implemented on a Zybo Z7-20 platform. The processed frames are transmitted to a CPU by Ethernet protocol (UDP) to enable the project integration in real applications and the methods validation. The execution time of all filters was compared in two platforms (FPGA and CPU) followed by the project integration in an industrial vision system. The obtained results were positive, where the FPGA solution in real-time only adds a nanoseconds range delay to the execution time of the original image, while the CPU solution adds a milliseconds range delay to process a frame. Lastly, a comparison of execution times with a GPU-based solution was also performed, in which it was conluded that the FPGA pre-processing algorithms achieve better results.
Descrição
Palavras-chave
Sistemas de visão industrial Pré-processamento de imagem FPGA VHDL