تبدیل تصاویر RGB به خاکستری با استفاده از واحدهای DSP۴۸E۱ تراشه ARTIX-۷ با رویکرد افزایش دقت پردازش و کاهش تعداد واحدهای محاسباتی

پردازش بی درنگ تصاویر دیجیتال یکی از مسائل به روز علم پردازش تصویر است . حجم بالای تعداد پیکسل ها در هر قاب تصویر و نرخ بالای تصویربرداری ، باعث افزایش پهنای باند اطلاعات تصویری می شود. از این رو، یکی از چالش های مهم پژوهشگر ان، کاهش زمان پردازش است . در بسیاری از الگوریتم های پردازش تصویر برای کاهش حجم حافظه و زمان محاسبات مورد نیاز، در ابتدا تصویر رنگی ورودی به خاکستری تبدیل شده و سپس پردازش می شود. از این رو نیاز است تا تصویر رنگی RGB ورودی توسط یک واحد پیش پردازش، با حداقل تاخیر به تصویر خاکستری تبدیل شود. تراشه های مجتمع دیجیتال برنامه پذیر (FPGA) یکی از سخت افزارهای محبوب برای پیاده سازی بی درنگ الگوریتم های پردازش تصویر به صورت موازی و همروند می باشند. عموما محاسبات ریاضی ، در این نوع از تراشه ها به صورت ممیز ثابت پیادهسازی می شوند. واحد محاسباتی DSP۴۸E۱ یک واحد ریاضی با قابلیت انجام همزمان عمل ضرب و جمع ۴۸ بیتی به صورت ترکیبی است که در برخی از تراشه های FPGA ساخت شرکت AMD-XILINX موجود است . استفاده از این واحد در مسائل مرتبط با پردازش ریاضی باعث سهولت کار، افزایش دقت محاسبات، کاهش تعداد واحد محاسبات عمومی همه منظوره، مسیر های ارتباطی کمتر و کاهش زمان پاسخگویی شده، اما هزینه بالایی داشته و تعداد محدودی از آن در هر تراشه FPGA موجود است . در این مقاله مبتنی بر یک لم ریاضی و با استفاده از ۲ واحد محاسباتی DSP۴۸E۱ به همراه ۳۳ واحد محاسباتی عمومی همه منظوره LUT تصویر Lenna ۵۱۲×۵۱۲ رنگی RGB ۲۴ بیتی را با ۰.۰۰۲۴ MSE و حداکثر خطای ۱ واحد، به تصویر خاکستری تبدیل نمودهایم .

Keywords:

تراشه های مجتمع منطقی برنامه پذیر , محاسبات ممیز ثابت , واحد محاسباتی DSP۴۸E۱ , رایانش تقریبی , بینایی ماشین , تبدیل تصاویر رنگی به خاکستری