Разработка и исследование реконфигурируемых быстродействующих алгоритмов распознавания изображений для оценки дорожной ситуации на базе специализированных мобильных устройств с параллельно-конвейерной архитектурой

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье обобщаются результаты исследования применения перестраиваемых вычислительных сред для задач обработки изображений, получаемых на борту беспилотных транспортных систем. Был предложен новый подход к разработке специализированных быстродействующих алгоритмов распознавания изображений дорожной сцены, предназначенных для аппаратного выполнения на вычислителях с параллельно-конвейерной архитектурой по модели перестраиваемых вычислительных сред. Рассмотрены архитектуры и алгоритмическое обеспечение таких сред для задач оценки дорожной ситуации. Новый сформированный класс алгоритмов распознавания изображений основан на вычислении дескрипторов LBP, HOG и классификатора SVM. Показано, что вычисления дескрипторов HOG в слое перестраиваемой вычислительной среды выполняются за один машинный такт для всего изображения, а время выполнения (при реализации на FPGA Intel Arria 10) не превышает 20 нс.

Об авторах

Станислав Викторович Шидловский

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: shidlovskiysv@mail.ru
Россия, 634050, Россия, Томск, проспект Ленина, 36

Дмитрий Вадимович Шашев

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: dshashev@mail.tsu.ru
Россия, 634050, Россия, Томск, проспект Ленина, 36

Антон Сергеевич Бондарчук

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: bondarchuk.a.c@gmail.com
Россия, 634050, Россия, Томск, проспект Ленина, 36

Владислав Владимирович Шатравин

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: shatravin@stud.tsu.ru
Россия, 634050, Россия, Томск, проспект Ленина, 36

Михаил Викторович Окунский

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: iamleftbrain@gmail.com
Россия, 634050, Россия, Томск, проспект Ленина, 36

Список литературы

  1. K. Aizawa, K. Sakaue, Y. Suenaga Image Processing Technologies. Algorithms, Sensors and Applications, USA, NY, New-York, Marcel Dekker, 2004, 282 pp.
  2. D.G. Bailey Design for Embedded Image Processing on FPGAs, SG, Singapore, John Wiley & Sons, 2011, 482 pp.
  3. M. Fularz, M. Kraft, A. Schmidt, A. Kasiński Int. J. Adv. Robot. Syst., 2015, 12, 1. doi: 10.5772/61434.
  4. P. Garcia-Risueno, P.E. Ibanez Int. J. Mod. Phys., 2012, 23(7), 1230001. doi: 10.1142/S0129183112300011.
  5. S. Saxena, N. Sharma, S. Sharma Int. J. Adv. Res. Comp. Commun. Engin., 2013, 2(4), 1896. doi: 10.17148/IJARCCE.2013.2420.
  6. И.А. Каляев, И.И. Левин, Е.А. Семерников, В.И. Шмойлов Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные структуры, РФ, Ростов-на-Дону, ЮНЦ РАН, 2008, 393 с.
  7. М.С. Кочерга, В.И. Шмойлов Вестник ЮНЦ РАН, 2008, 4(2), 18.
  8. А. Коновальчик Современные технологии автоматизации, 2013, №3, 70.
  9. Y. Jiang, S. Liu, H. Zhang, X. Kong Optics Communications, 2014, 332, 359. doi: 10.1016/J.OPTCOM.2014.07.038.
  10. C. Shi, J. Yang, Y. Han, Z. Cao, Q. Qin, L. Liu, N.-J. Wu, Z. Wang В Proc. 2014 IEEE International Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers (ISSCC), 2014, 57, 128. doi: 10.1109/ISSCC.2014.6757367.
  11. В.М. Хачумов, А.Ю. Попков, И.В. Соченков В Сб. тез. докл. Третьего национального суперкомпьютерного форума (НСКФ-2014). РФ, Переславль-Залесский, ИПС имени А.К. Айламазяна РАН, 2014, с. 13–17.
  12. N. Jouppi, C. Young, N. Patil, D. Patterson, G. Agrawal, R. Bajwa, S. Bates, S. Bhatia, N. Boden, A. Borchers, R. Boyle, P. Cantin, C. Chao, C. Clark, J. Coriell, M. Daley et al. В 2017 ACM/IEEE 44th Annual International Symposium on Computer Architecture (ISCA), 2017, 1. doi: 10.1145/3079856.3080246.
  13. S. Lie IEEE Micro, 2023, 43(3), 18. doi: 10.1109/MM.2023.3256384.
  14. S. Chun, T. Kuo, H. Tsai, C. Liu, C. Wang, J. Hsieh, T. Lin, T. Ku, D.C. Yu В 2020 IEEE 70th Electronic Components and Technology Conference (ECTC), USA, FL, Orlando, 2020, pp. 1–6. doi: 10.1109/ECTC32862.2020.00013.
  15. N. Dey, G. Gosal, H. Khachane, W. Marshall, R. Pathria, M. Tom, J. Hestness arXiv:2304.03208, 2023, 1. doi: 10.48550/arXiv.2304.03208.
  16. E. Talpes, D.D. Sarma, D.F. Williams, S. Arora, T. Kunjan, B. Floering, A. Jalote, C. Hsiong, C. Poorna, V. Samant, J. Sicilia, A.K. Nivarti, R. Ramachandran, T. Fischer, B. Herzberg, B. McGee et al. IEEE Micro, 2023, 43(3), 31. doi: 10.1109/MM.2023.3258906.
  17. Д.В. Шашев, А.С. Бондарчук Вестник ТГУ. Управление, вычислительная техника и информатика, 2023, 65, 116. doi: 10.17223/19988605/65/12.
  18. D.V. Shashev, A.A. Taganov, M. Mondal, M.V. Okunsky J. Phys.: Conf. Ser, 2020, 1611, 012070. doi: 10.1088/1742-6596/1611/1/012070.
  19. A.S. Bondarchuk, D.V. Shashev, S.V. Shidlovskiy В Proc. Distributed Computer and Communication Networks: 24th International Conference, DCCN 2021 (RF, Moscow, 20–24 September, 2021), Ser. Communications in Computer and Information Science (CCIS), Eds V.M. Vishnevskiy, K.E. Samouylov and D.V. Kozyrev, FRG, Cham, Springer, 2022, 1552, pp. 408–419. doi: 10.1007/978-3-030-97110-6_32.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Шидловский С.В., Шашев Д.В., Бондарчук А.С., Шатравин В.В., Окунский М.В., 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».