Sprzętowa implementacja transformacji Hougha w czasie rzeczywistym

• Autorzy: Kowalski Paweł , Smyka Robert

Identyfikatory

DOI

10.21008/j.1897-0737.2021.106.0004

Warianty tytułu

EN

Hardware Implementation of Hough Transform for Real-Time Line Detection

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono implementację sprzętową w FPGA algorytmu do wykrywania kształtów aproksymowanych zbiorem linii prostych podczas przetwarzania obrazu cyfrowego w czasie rzeczywistym. W opracowanej strukturze sprzętowej podniesiono efektywność przetwarzania poprzez zastosowanie przetwarzania przepływowego, lookup table, wykorzystanie wyłącznie arytmetyki liczb całkowitych oraz rozproszenie pamięci głosowania. Eksperymentalnie wykorzystano przedstawioną strukturę w torze przetwarzania obrazu w czasie rzeczywistym złożonym z kamery OV7670, płyty deweloperskiej Terasic DE10-nano oraz monitora podłączonego za pomocą HDMI. Pełny tor przetwarzania został zaimplementowany w pojedynczym układzie FPGA Intel Cyclone V. Maksymalna prędkość przetwarzania obrazu z wykorzystaniem opracowanej implementacji została określona na 275 MHz.

EN

The article presents the hardware implementation in FPGA of the algorithm for detecting shapes approximated by a set of straight lines. In the developed hardware structure, the efficiency of processing was increased through the use of pipeline processing, lookup table, using only integer arithmetic and distributed memory. The presented structure was used experimentally in the real-time image processing circuit consisting of the OV7670 camera, Terasic DE10-nano development board and a monitor connected via HDMI. The full processing path has been implemented in a single Intel Cyclone V FPGA chip. The maximum speed of image processing with the use of the developed implementation is 275 MHz.

Słowa kluczowe

PL

przetwarzanie obrazu; FPGA; transformacja Hougha; wykrywanie prostych

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering
• Rocznik: 2021
• Tom: No. 106
• Strony: 45--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kowalski Paweł

• Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Elblągu

autor

Smyka Robert

• Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Elblągu

Bibliografia

• [1] Mukhopadhyay P., Chaudhuri B. B., A survey of Hough Transform. Pattern Recognition, Volume 48, Number 3, 2015.
• [2] Hough, P. V., U.S. Patent No. 3,069,654. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office, 1962.
• [3] Kowalski, P., Smyk, R., Wykrywanie prostych w obrazie cyfrowym z wykorzystaniem transformacji Hougha, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, 2018.
• [4] Illingworth, J., Kittler, J., A survey of the Hough transform. Computer vision, graphics, and image processing, Volume 44, Number 1, 1988.
• [5] Lu X., Song L., Shen S., He K., Yu S., Ling N., Parallel Hough Transform-based straight line detection and its FPGA implementation in embedded vision, Sensors, Volume 13, Number 7, ISSN 1424-8220, 2013.
• [6] Meher P. K., Vallis J., Tso-Bing Juang, Sridharan K., Maharanta K., 50 Years of CORDIC: Algorithms, Architectures, and Applications. IEEE Trans. Circuits Syst. Regul. Pap., Volume 56, Number 9, pp. 1893–1907, 2009.
• [7] Czyżak, M., Smyk R., FPGA computation of magnitude of complex numbers using modified CORDIC algorithm. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, 47, 35-38., 2015.
• [8] Elhossini A., Moussa M., Memory efficient FPGA implementation of Hough transform for line and circle detection, 25th IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE) pp. 1-5, 2012.
• [9] Tagzout S., Achour K., Djekoune O., Hough transform algorithm for FPGA implementation, Signal Processing, Volume 81, Number 6, ISSN 0165-1684, 2001.
• [10] Guan J., An F., Zhang X., Chen L., Mattausch, H. J., Real-time straight-line detection for XGA-size videos by Hough transform with parallelized voting procedures, Sensors, Volume 17, Number 2, 2017.
• [11] Malmir S., Shalchian M., Design and FPGA implementation of dual-stage lane detection, based on Hough transform and localized stripe features, Microprocessors and Microsystems, Volume 43, 2019.
• [12] Dong Z., Hu T., Fuchikami R., Ikenaga T., Encoding-free Incrementing Hough Transform for High Frame Rate and Ultra-low Delay Straight-line Detection, 17th International Conference on Machine Vision and Applications (MVA), IEEE, 2021.
• [13] Prewitt J. M. S.,Object Enhancement and Extraction, Picture processing and Psychopictorics, Academic Press New York, Volume 10, Number 1,1970.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).