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.