Hardware/Software-Codesign: Echtzeitbildverarbeitung mit einer FPGA-basierten Prozessorelementkette in einem Fahrspurerkennungssystem (German Edition)

Im Bereich von Fahrerassistenz- und autonomen Spurregelungssystemen ist der Einsatz einer bilddatengestützten Fahrspurerkennung ein verbreiteter Ansatz. Zur Erfüllung der Echtzeitanforderungen an diese Systeme, eignen sich FPGA-basierte Beschleunigerkomponenten, die die hohe Datenrate im Pipelining-Verfahren bei niedrigen Taktfrequenzen und geringer Latenz verarbeiten. Der Umfang der verfügbaren FPGA-Logikressourcen und die zusätzlich integrierbaren Softcore-Prozessoren unterstützen den Entwurf von kompletten System-on-Chips (SoC). In der vorliegenden Arbeit wird das Hardware/Software-Codesign eines FPGA-basierten Fahrspurerkennungssystems mit einer CCD-Kamera als Bildquelle vorgestellt. Dieses Bildverarbeitungssystems besteht aus Pipelinestufen zur Deserialisierung des ITU-BT656 Datenstroms, zur Datenkonvertierung und zur Filterung mit Nachbarschaftsoperationen, die eine Kantenverstärkung zur Merkmalsextraktion liefern. Diese Beschleuniger- Pipeline ist als Peripheriekomponente mit einem Mikroblaze- µController gekoppelt. Mit SW-Modulen für dieses SoC wird die Parametrierung der Kamera, das Data-Logging auf einem PC und die Darstellung auf einem VGA-Monitor gesteuert.