Traitement d’images sur FPGA
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+ Ce projet est la continuité de travaux de recherche de l’enseignant chercheur Pascal Picart.
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+ Un projet existant se trouve sur Matlab, or le temps de calcul est relativement élevé.
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+ L’objectif du projet est donc de développer un prototype basé sur une architecture FPGA afin
+ de traiter les signaux bidimensionnels issus du capteur de projection de franges (profilométrie)
+ en temps réel.
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+ Mots clés: FPGA – VHDL – Profilométrie – Matlab — Algorithme.
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Qu’est-ce que la protométrie ?
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+ Pour faire simple, c’est récupérer la forme d’un objet à partir de formes lumineuses projetée dessus..
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+ Exemple:
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+ Un ensemble de franges noires et blanches sont projetées sur ce visage, après analyse + des photos prisent de ce visage on peut le reconstituer en 3D.
+Calculs
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+ Les calculs se font en plusieurs parties. En premier lieu il faut calculer la phase des
+ projections de franges sans l’objet. On peut utiliser quatre images déphasées de pi/4.
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+ Puis il faudra calculer la phase des projections de franges avec l’objet.
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+ En enfin faire la différence entre ces deux phases calculées pour obtenir une vue en 3D comme ceci:
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+ Technologie FPGA
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+ L’avantage de la technologie FPGA pour le traitement d’image c’est sa capacité
+ à faire du traitement en parallèle.
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+ En effet dans ce projet il va falloir faire le traitement en parallèle de quatre
+ images afin calculer la phase en une seule image.
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+ Ce projet existant déjà sous Matlab, le choix de garder une partie du programme servant
+ d’interface avec l’utilisateur a été fait. Le FPGA fera donc essentiellement le calcul.
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+ L’ensemble du projet a été effectué sur la carte de développement DE2-70 d’Altera.
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+ Cartes de développement DE2-70.
+Communication Matlab – FPGA
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+ Afin de faire communiquer Matlab avec le FPGA, il a été utilisé la communication
+ la plus simple pour débuter, la liaison série RS232 (à 115.2 kBits/secondes).
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+ Un pilote à été fait, car Altera ne fourni pas de pilote série pour cette carte.
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Traitement
++ Pour le traitement les fonctions arc-tangente, sinus et cosinus sont nécessaires, + ces fonctions ne sont pas disponible sur FPGA, car elles renvoient des flottants. + Il a donc fallut trouver une astuce avec un tableau de valeur les représentant. +
+Sauvegarde
++ Afin de sauvegarder les images réceptionnées et traitées, il a fallut utiliser la + SSRAM disponible sur la carte de développement. Une fois de plus les pilotes SSRAM + ne sont pas fournis par Altera, il a donc fallut les concevoir à partir de la datasheet. +
+Résultat
++ Voici un exemple de résultat de traitement à partir d’une anche de saxophone: +
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+ + On obtient sur les images ci dessus, les 4 images de franges déphasées de pi/4 sans l’objet, + puis les 4 images de franges déphasées de pi/4 avec l’objet. Le résultat en 2D (niveau de gris) + de la anche, ainsi que le vue en 3D de celle-ci. +
+Amélioration
++ La liaison série utilisée est relativement lente. Ce qui a été envisagé par la suite + c’est d’utiliser la liaison USB qui est beaucoup plus rapide à la place de celle-ci. +
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