FPGA üzerinde görüntü işleme algoritmalarının gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmesi

Son yıllarda yoğun çalışma yapılan alanlardan birisi olan görüntü işleme, birçok mühendislik alanında başarıyla kullanılmaktadır. Görüntü işleme, girişleri ve çıkışları görüntüler olan işlemleri ve ayrıca bu görüntülerden öznitelikleri çıkartan süreçleri kapsamaktadır. Bu süreçlere, bölütleme, morfolojik işlemler, kenar bulma, köşe bulma ve filtreleme gibi işlemler örnek olarak verilebilir. Bu işlemler için kullanılan Resim veya görüntüler piksellerden oluşmaktadır. Bir VGA (Video Graphics Array (Video Grafik Dizisi)) aracılığı ile aktarılan 640x480 piksel boyutundaki bir görüntü üzerinde işlem yapılabilmesi için 307,200 adet verinin hesaplanması gerekmektedir. Görüntü kalitesi veya boyutu arttığında işlem hacmi de büyümektedir. Bu işlemlerin gerçek zamanlı yapılabilmesi için yüksek hızlı ve paralel işlem yapabilen sayısal platformlara ihtiyaç duyulmaktadır. Sunulan bu çalışmada, köşe algılama algoritmalarından FAST (Features from Accelerated Segment Test (Hızlandırılmış Segment Testinden Özellikler)) ve Harris köşe algılama algoritmaları, kenar bulma algoritmalarından Sobel kenar bulma algoritması, morfolojik işlem algoritmalarından yayma ile aşındırma yöntemleri ve renk değiştirme algoritması FPGA (Field Programmable Gate Array (Alanda Programlanabilir Kapı Dizileri)) çipleri üzerinde çalışmak üzere gerçek zamanlı olarak tasarlanmıştır. Tasarlanan gerçek zamanlı görüntü işleme algoritmalarında Xilinx Vivado Design Suite HLx kullanılmıştır. Gerçek zamanlı görüntüler HDMI (High Defination Multimedia Interface (Yüksek Çözünürlüklü Çoklu- Ortam Arayüzü)) aracığıyla kameradan alınmıştır. Alınan gerçek zamanlı görüntü verilerinin FPGA üzerinde işlenebilmesi için VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language (Çok Yüksek Hızlı Tümleşik Devre Donanımı Tanımlama Dili)) kullanılmıştır. Yapılan tüm tasarımlar Xilinx Zybo Z7-20 kartı üzerinde gerçeklenmiştir. FPGA-tabanlı tasarımların sonuçlarından elde edilen görüntü verileri HDMI aracılığıyla monitöre aktarılmıştır. Xilinx Zybo Z7-20 FPGA kartı üzerinde çalışmak üzere tasarımı yapılan gerçek zamanlı görüntü işleme algoritmalarından elde edilen sonuçlar sunulmuştur.