Optik akış, birçok bilgisayar ile görme uygulamalarında kullanılmaktadır. Ancak, yüksek işlem karmaşıklığı ve kısıtlı işlem kaynakları sebebiyle gezgin robot uygulamalarında kullanımı limitli olmaktadır. Gerçek zamanda optik akış hesaplayan donanımların eksikliği, bilgisayar ile görme literatüründe sunulan birçok başarılı çalışmanın gezgin robot araştırmalarında kullanılmasını kısıtlayan bir etmendir. Bu tez çalışmasında, gezgin robot uygulamaları için, gerçek zaman üstü optik akış verisi sağlayabilen küçük boyutlarda ve düşük güç tüketen yüksek performanslı bir FPGA donanım tasarımı yapılmaktadır. Horn ve Schunck tarafından sunulan tanınmış bir diferansiyel optik akış algoritmasının uygulaması yapılmıştır. Önerilen donanım tasarımının tamamı detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Ayrıca, tasarım alternatifleri ve seçilen yöntemler gerekçekçeleriyle birlikte tartışılmıştır. Önerilen donanımın performans analizleri; işlem hızı, güç tüketimi ve doğruluk bakımından sunulmuştur. Tasarlanan donanım, literatürde optik akış yöntemlerinin performans değerlendirmesinde sıklıkla kullanılan mevcut bazı test dizileri ile sınanmıştır. Önerilen donanım, 256x256 pikselden oluşan görüntüler üzerinde optik akış hesabını saniyede 257 kare işlemeye karşılık gelen 3.89ms sürede hesap edebilmektedir. FPGA uygulamasından elde edilen sonuçlar, aynı algoritmanın PC donanımı üzerinde kayan nokta uygulamasından elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar donanım uygulamasının, sabit nokta gösterim uygulamasından kaynaklanan doğruluktaki makul bir azalmaya karşılık, hız, güç tüketimi ve az yer kaplama bakımından üstün bir performans gösterdiğini ortaya koymuştur.
|