Desenvolvimento de ferramentas via FPGA para leitura e processamento de imagens em tempo real

Resumo

As FPGAs devido a seu processamento paralelo e confiabilidade são uma escolha interessante para processamento de imagens em situações onde é necessário processamento em tempo real com altas taxas de execução dos algoritmos. O desenvolvimento deste tipo de abordagem cria a necessidade de se desenvolver mecanismos para transmissão das imagens entre computadores ou câmeras e os FPGAs. Assim, neste trabalho, a partir de uma plataforma da Altera, e da linguagem de programação gráfica LabVIEW, foi elaborado um sistema capaz de realizar o gerenciamento e transferência de um conjunto de imagens entre um computador e memórias embarcadas em um FPGA, através do barramento PCI Express. O sistema foi avaliado quanto a integridade e velocidade de transmissão dos dados, onde obteve-se uma taxa de 48,91 MBytes/segundo o que resulta em 1643 imagens/segundo transmitidas para o FPGA. Conforme apresentado, estes resultados obtidos devem ser analisados considerando as características de todos os elementos, hardware e software, que constituem o sistema de transmissão de imagens. O desenvolvimento e entendimento das características de tempo e confiabilidade deste processo de transmissão constituem um primeiro passo para a aplicação de algoritmos de processamento de imagens embarcadas em FPGA.

Palavras-chave: Processamento de imagens, tempo real, FPGA, PCIe

Abstract: FPGAs due to their reliability and parallel processing are an interesting choice for image processing in situations where real-time processing with high rates of execution of algorithms is necessary. The development of this approach creates the need to develop mechanisms for transmission of images between cameras or computers and FPGAs. In this paper, with Altera Platform, and the graphical system design language LabVIEW, a system that can control, manage and transfer images between a computer and embedded memories, through the PCIe bus, was developed. The system was evaluated for completeness and speed of data transmission, where was obtained a rate of 48.91 MBytes /second resulting in 1643 images/second transmitted to the FPGA. As presented, these results should be analyzed considering the characteristics of all elements, hardware and software, that constitute the system of transmitting images. The development and understanding of time and reliability characteristics of the image transmission process is a first step for the application of image processing algorithms embedded in FPGA.

Key-words: Image processing, real-time, FPGA, PCIe