Optica

Presentación

Los dispositivos reconfigurables, y principalmente las FPGAs (Field Programmable Gate Array), están convirtiéndose en la tecnología preferida para la implementación de multitud de aplicaciones donde el coste, el rendimiento la miniaturización y el “time-to-market” son las claves del éxito. Las FPGA’s son dispositivos semiconductores que contienen componentes lógicos programables.
En concreto en el área de procesamiento de imagen y video las necesidades de rendimiento e integración siguen creciendo de forma imparable. Las técnicas de visión, anteriormente restringidas a los sistemas industriales y las aplicaciones biomédicas, están encontrando nuevos usos y abriendo nuevos mercados. En automoción se están desarrollando sistemas de ayuda a la conducción mediante la detección de la línea de la calzada, así como la monitorizan del estado de somnolencia del conductor. En el campo de la seguridad se está experimentando con sistemas automáticos que realizan el seguimiento de personas en imágenes de TV y analizan sus movimientos para detectar patrones de comportamiento. En el hogar robots dotados de cámaras están siendo diseñados como dispositivos de entretenimiento o como asistentes en multitud de tareas.
Unido a esto, la reciente aparición de metodologías y herramientas de diseño electrónico a nivel de sistema (ESL), están permitiendo que las ventajas inherentes al diseño con FPGAs dejen de ser patrimonio exclusivo de los ingenieros hardware y pasen a ser una alternativa viable para los profesionales e investigadores provenientes de otras disciplinas como la visión por computador o el procesamiento de la señal.

Objetivos

El objetivo principal del curso es capacitar a los alumnos para la implementación eficiente de sistemas sobre FPGAs a partir de descripciones de alto nivel de abstracción y sin necesidad de conocimientos exhaustivos sobre la tecnología y arquitectura subyacentes.

Metodología

El curso es eminentemente práctico. El trabajo de laboratorio, se realizará de forma individual (un asistente por puesto) y constituirá el 60% del total. En las prácticas se utilizará el lenguaje de alto nivel Handel-C de Agility. Este lenguaje comparte la sintaxis del ANSI-C y servirá como entrada del diseño para las herramientas software de implementación de FPGAs de Xilinx (ISE). Para acelerar el desarrollo de las aplicaciones y su simulación se utilizaran las librerías PDK y PixelStream. Estas últimas especialmente diseñadas para generar unidades segmentadas a base de primitivas de procesamiento de imagen.
Los diseños realizados se descargarán y validarán en la tarjeta RC10 de Agility que incluye un dispositivo Spartan3 y una cámara CMOS de 1.3MPixels entre otros periféricos.
Adicionalmente también se incluirá en el flujo de diseño la herramienta Simulink de Mathworks.

Profesores

Dr. Sergio Cuenca Asensi, Prof. Titular de la Univ. Alicante
Dr. Antonio Martínez Álvarez, Prof. Colaborador, Univ. de Alicante
Dr. Pedro Guerra Gutiérrez, Investigador, ETS de Telecomunicación (UPM)

Contenidos

• Arquitecturas Reconfigurables
Tecnología y arquitectura de las FPGAs, Aritmética para DSP & IP, Arquitecturas para IP basadas en FPGAs.
• Adquisición y visualización
Interfaces para cámaras analógicas y digitales. Espacios de color y transformaciones. Generación de imágenes VGA y TV.
• Primitivas y Algoritmos
Transformaciones puntuales y geométricas. Filtros y Convoluciones. Morfología. Segmentación. Detección de bordes. Transformada DCT y JPEG2000. Tracking. Flujo óptico.
• Herramientas y Librerías de desarrollo
Flujo de diseño básico con Xilinx ISE y Agility DK. Conceptos avanzados Handel-C. Librerías PDK. Librerías Pixel Stream. Integración de cores de terceras partes.
• Simulación y Co-simulación
Plataforma virtual de PALSim de Agility. Co-simulación C/Handel-C. Co-simulación Simulink/Handel-C.