Görüntü işleme algoritmalarının FPGA donanımı üzerinde gerçeklenmesi

Abstract

Görüntü işleme uygulamaları; sağlık sektöründe, güvenlik sistemlerinde, robot uygulamalarında, radar ve uydu sistemleri gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Coğrafi haritaların çıkarılması, fraktal resim oluşturulması, uçak simülasyonlarının hazırlanması, bilgisayar grafiklerinin ve oyunlarının oluşturulması gibi birçok uygulamada görüntü işleme algoritmaları kullanılmaktadır. Bu çalışmada, çeşitli algoritmalar ve görüntü işleme teknikleri kullanılarak ?Sahada Programlanabilir Kapı Dizileri (FPGA)? donanımı üzerinde bazı uygulamalar gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen ilk uygulamada ?difüzyon ile sınırlı tanecik kümeleşme modeli (DLA)? kullanılarak fraktal bir şeklin görüntüsü elde edilmiş ve bu görüntünün piksellerine kırmızı, yeşil ve mavi renklerin atamaları yapılmıştır. İkinci uygulamada; ?elmas-kare algoritması? kullanılarak, farklı yükseklik seviyelerine sahip şekillerden oluşan bir görüntü elde edilmiştir. Kırmızı, yeşil, mavi renklerin ve bu renklerin kombinasyonlarıyla oluşturulan renklerin, görüntüdeki yükseklik seviyelerine atamaları yapılmıştır. Üçüncü uygulamada; görüntüdeki gürültünün azaltılmasında kullanılan ve görüntü işlemenin temel tekniklerinden biri olan ?filtreleme işlemi? gerçekleştirilmiştir. Dördüncü uygulamada ise; ?döndürme matrisi? kullanılarak, 2 boyutlu resimlerin 3 boyutlu olarak görüntülenmesi sağlanmıştır. Uygulamalar için gerekli olan kodlar, donanım tanımlama dillerinden biri olan Verilog HDL dili ile oluşturulmuştur. Uygulamaların sonuçları, FPGA donanımı üzerinde bulunan VGA çıkış birimi aracılığı ile ekranda gösterilmiştir.

Image processing algorithms are used in different areas such as health, security, robot applications, radar and satellite systems. Also they can be used in mapping techniques, fraktal picture building, flight simulation, computer graphics and games. In this study, several algorithms and image processing techniques were implemented by using ?Field Programmable Gate Arrays (FPGA)? hardware. In first application, image of the fractal shape was generated by ?Diffusion Limited Aggregation (DLA)? method and red, green, blue colors were assigned to the shape. In second application, an image which consists of some shapes have different heights was generated by using ?diamond-square algorithm?. Red, green, blue and some other colors which can be created by combinations of these colors were assigned to the each height levels on shape. In third application, one of the basic technique of image processing is named filtration, which is used for decreasing the noise on the image, was implemented. In fourth application, two-dimensional image was displayed as three dimensional by using ?rotation matrix?. Necessary codes for these applications were created by Verilog HDL language which is one of the hardware description language. Results of the applications were displayed on the screen through VGA output unit of FPGA hardware.