Image filtering with field programmable gate array

Abstract

The research examined the use of field programmable gate arrays (FPGA) in image filtering. Experimental and theoretical researches were reviewed. Experiments with Cyclone III family FPGA chip with implemented NIOS II soft processor were considered. Image filtering was achieved with symmetrical and asymmetrical finite impulse response filters with convolution kernel. The system, which was implemented with 3×3 symmetrical filter, which was implemented using the hardware description language, uses 59% of logic elements of the chip and 10 multiplication elements. The system with asymmetrical filter uses the same amount of logic elements and 13 multiplication elements. Both filter systems consume approx. 545 mW of power. The system, which is designed for filter implementation in C language, uses 65% of all logical elements and consumes 729 mW of power.

Article in Lithuanian.

Vaizdų filtravimas lauku programuojama logine matrica

Santrauka. Nagrinėjama, kaip vaizdams filtruoti naudojamos lauku programuojamos loginės matricos (LPLM). Apžvelgti eksperimentiniai ir teoriniai darbai. Atlikti bandymai su Cyclone III šeimos LPLM lustu, kuriame buvo įdiegtas įkeliamasis NIOS II procesorius. Vaizdai filtruoti su simetriniu ir nesimetriniu ribotos impulsinės reakcijos filtrais, naudojant sąsūkos branduolį. Sistema, kuri buvo įdiegta kartu su 3×3 simetriniu filtru, naudojant aparatinės įrangos aprašymo kalbą, naudoja 59 % lusto loginių elementų ir 10 dauginimo elementų. Ši sistema su nesimetriniu filtru naudoja tiek pat loginių elementų ir 13 dauginimo elementų. Abiejų filtrų sistemų naudojama galia yra panaši – apie 545 mW. Sistemos su įkeliamuoju procesoriumi naudojamų loginių elementų dalis siekia 65 %, naudojama galia – 729 mW.

Reikšminiai žodžiai: lauku programuojama loginė matrica, vaizdų filtravimas, įkeliamasis procesorius, ribotos impulsinės reakcijos filtras, loginis elementas.

Keyword : field programmable gate array, image filtering, soft processor, finite impulse response filter, logical element