سامانه همایش های دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد

صفحه اصلی / سومین کنفرانس بین المللی مهندسی و علوم کامپیوتر و اولین کنفرانس ملی سامانه های هوشمند، کلان داده و رایانش پیشرفته

محاسبۀ تابع تانژانت معکوس 4 ربعی جهت برآورد سریع و تقریبی زاویۀ گرادیان تصاویر خاکستری 8 بیتی مبتنی بر جداول جستجوی ساده بر روی تراشه های FPGA ارزان قیمت

نویسندگان :

علی ملکی¹ پیام سنائی² پناه قربانی³ مائده انصاری⁴

1- دانشگاه آزاد نجف آباد 2- دانشگاه آزاد نجف آباد 3- دانشگاه آزاد نجف آباد 4- دانشگاه آزاد نجف آباد

کلمات کلیدی :

محاسبات تقریبی،تراشه‌های آرایه‌ای منطقی برنامه‌پذیر،تابع تانژانت معکوس چهار ربعی،محاسبات بی‌درنگ،ممیز ثابت و روش‌های مبتنی بر جداول جستجو

چکیده :

تابع مثلثاتی معکوس atan2(y,x) به صورت گسترده‌ای در پردازش تصویر استفاده می‌شود. در این مقاله برای محاسبة راستای گرادیان تصاویر، روش نوینی را جهت محاسبة تقریبی تابع atan2(y,x) با سرعت بالا و مبتنی بر جداول جستجو در تراشه‌های FPGA ارایه نمودیم. در این روش‌ هیچ نیازی به انجام محاسبات ریاضی ضرب و تقسیم نیست. برای تبدیل محاسبة تابع atan2(y,x) چهار ربعی به یک ربعی، از روند Angle Range Reduction و برای کاهش حجم حافظة مورد نیاز برای ذخیره‌سازی جدول جستجو، از روند Scaling Range Reduction استفاده نموده‌ایم. از این رو حافظة به کار برده شده محدود بوده و در معماری سخت‌افزاری روش‌ پیشنهادی 256 بایت است. برای افزایش دقت محاسبه در این معماری از سه راهکار افزایش تعداد بیت‌های هر خانة حافظه، افزایش تعداد خانه‌های حافظه و اصلاح روند محاسبة محتویات جدول استفاده کرده‌ایم. ارزیابی‌ها نشان می‌دهند که بدلیل ترکیبی بودن محاسبات، روش‌های‌ پیشنهادی از سرعت بسیار بالایی برخوردار می‌باشند. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که در روش پیشنهادی سوم به ازای 256 خانة حافظة 8 بیتی نیاز به 256 واحد محاسباتی عمومیLB بوده، مقدار متوسط تاخیر4/33 نانوثانیه و میزان معیارMSE 57/1 درجه می‌باشد. روش پیشنهادی در تراشة XA3S200-4vqg100 از خانوادة Spartan3 مبتنی بر زبان توصیف سخت‌افزار VHDL در بستر ISE14.7 پیاده‌سازی شده ‌است.