Trabajo Fin de Grado
Implementación en Arquitectura Heterogé Formato de Publicación de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería nea de Sistema de Procesamiento para Cáma ras de Eventos
Autor/es | Gordillo Durán, Rodrigo |
Director | Martínez de Dios, José Ramiro
Muñoz Chavero, Fernando Ollero Baturone, Aníbal |
Departamento | Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática |
Fecha de publicación | 2024 |
Fecha de depósito | 2024-10-17 |
Titulación | Universidad de Málaga y Sevilla. Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y Mecatrónica |
Resumen | Eltrabajo que aquí se presenta está asociado a una beca de colaboración ofrecida por el Minis
terio de Educación, Formación Profesional y Deportes, que tiene el propósito de iniciar a
estudiantes en el mundo de la ... Eltrabajo que aquí se presenta está asociado a una beca de colaboración ofrecida por el Minis terio de Educación, Formación Profesional y Deportes, que tiene el propósito de iniciar a estudiantes en el mundo de la investigación. En nuestro caso, el objetivo de la beca es el desarrollo de unsistema avanzado de procesamiento de datos provenientes de cámaras de eventos, que pretende integrarse en ornitópteros; robots aéreos de ala batiente en los que, debido a su forma de moverse, resulta de especial interés el uso este de tipo de cámaras. Para el procesamiento se ha empleado una arquitectura de cómputo heterogénea que integra tanto CPUs (unidades de procesamiento central; o en inglés: central processing unit), como FPGAs (matriz de puertas programables en campo; o en inglés: field-programmable gate array). Esta com binación permite a nuestra aplicación aprovechar las ventajas de los dos dispositivos: la flexibilidad y facilidad de programación de las CPUs, junto el paralelismo y eficiencia energética de las FPGAs. Para hacer esto posible, se ha diseñado un marco de trabajo (framework) que permite a desarro lladores abstraerse de las complejidades que subyacen a estos sistema electrónicos, de forma que puedan centrarse en la programación de nuevos bloques lógicos de procesamiento sin necesidad de tener conocimientos profundos de todo el sistema. La capa de abstracción que se ha desarrollado resulta especialmente útil en aplicaciones de rápida adaptación y fácil prototipado, como la visión por computador. Además, para ilustrar el funcionamiento del sistema, se propone una adaptación de un algoritmo para la detección de esquinas a partir de eventos. Estos algoritmos son esenciales para el preproce samiento de datos, y es que en aplicaciones como la robótica aérea o visión por computador, los tiempos de cómputos son críticos. La adaptación del algoritmo, implementado en la FPGA, permite aprovechar las capacidades que ofrece la lógica programable. En definitiva, se ha desarrollado un sistema de procesamiento de eventos en una arquitectura heterogénea de computación; de forma que el tratamiento intensivo de datos se hará en la FPGA y las tareas de control y gestión en las CPUs, acelerando así el procesamiento y dando mejores resultados en velocidad y latencia. Thework presented here is associated with a collaboration grant offered by the Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes, which aims to introduce students to the world of research. In our case, the ... Thework presented here is associated with a collaboration grant offered by the Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes, which aims to introduce students to the world of research. In our case, the purpose of the grant is to develop an advanced data processing system using event cameras, intended to be integrated into ornithopters: flapping-wing aerial ro bots for which, due to their mode of movement, the use of this type of camera is of particular interest. For processing, a heterogeneous computing architecture has been used, integrating both CPUs (central processing units) and FPGAs (field-programmable gate arrays). This combination allows our application to take advantage of the strengths of both devices: the flexibility and ease of pro gramming of CPUs, along with the parallelism and energy efficiency of FPGAs. To make this possible, a framework has been designed that allows developers to abstract from the complexities underlying these electronic systems, so they can focus on programming new logical processing blocks without needing deep knowledge of the entire system. The abstraction layer developed is particularly useful in applications requiring rapid adaptation and easy prototyping, such as computer vision. Additionally, to illustrate the operation of the system, an adaptation of a corner detection algorithm based on events is proposed. These algorithms are essential for data preprocessing, as computation times are critical in applications such as aerial robotics or computer vision. The adaptation of the algorithm, implemented in the FPGA, takes advantage of the capabilities offered by programmable logic. In summary, an event processing system has been developed within a heterogeneous computing architecture, wherein intensive data processing is performed on the FPGA and control and manage ment tasks are handled by the CPUs, thereby accelerating processing and yielding better results in terms of speed and latency. |
Cita | Gordillo Durán, R. (2024). Implementación en Arquitectura Heterogé Formato de Publicación de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería nea de Sistema de Procesamiento para Cáma ras de Eventos. (Trabajo Fin de Grado Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla. |
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Gordillo Durán, Rodrigo_G5314.pdf | 7.261Mb | [PDF] | Ver/ | |