تبدیل تصاویر رنگی RGB به خاکستری به روش میانگین گیری وزن دهی شده با استفاده از جابه جایی و جمع ترکیب مولفه های رنگی جهت کاهش واحدهای محاسباتی و خطا در تراشه های FPGA

تبدیل تصاویر رنگی RGB به خاکستری یکی از مسائل مهم و اساسی در حوزه پردازش تصویر بوده، از این رو روش های متعددی برای پیاده سازی سخت افزاری الگوریتم های مربوطه ارائه گردیده است. الگوریتم های تبدیل تصاویر رنگی به خاکستری در بخش پیش پردازش اکثر برنامه های بینایی ماشین، جهت تشخیص چهره و اشیاء به کار برده می شوند. در اکثر مسائل مرتبط با بازشناسی تصاویر، اطلاعات از طریق دوربین های تصویربرداری دیجیتال دریافت شده، از این رو نرخ داده های ورودی به سامانه سخت افزاری بسیار بالا است. بنابراین برای پردازش بی درنگ و محاسبه در لحظه الگوریتم های به کار برده شده، نیازمند سرعت بخشیدن به محاسبات هستیم. یکی از راه کار های سخت افزاری برای انجام سریع این محاسبات، استفاده از تراشه های مجتمع منطقی برنامه پذیر (FPGA) است. از مزایای این تراشه ها، امکان پیاده سازی سخت افزاری الگوریتم های محاسباتی به صورت پردازش موازی، همروند و مدار های منطقی تمام ترکیبی است. در این مقاله برای کاهش خطای محاسباتی از سیستم عددی ممیز ثابت استفاده شده و مصالحه ای بین دقت و تعداد بلوک های منطقی به کار رفته ایجاد شده است. این امر به مدیریت منابع سخت افزاری کمک بسزایی می کند. همچنین روش های مختلفی برای تبدیل تصاویر رنگی به خاکستری روی تراشه های FPGA ارزان قیمت طراحی شده، و نتایج با یکدیگر مقایسه شده اند. با استفاده از روش ترکیب مولفه های رنگی در محاسبات اعشاری ممیز ثابت (ضرایب مولفه ها ۸ یا ۱۵بیت اعشار و محاسبات ۸ بیت اعشار) شاخص خطای میانگین مربعات (MSE) در تصویر خاکستری شده لنا ۵۱۲×۵۱۲ برابر با ۰۱۸۴/۰ گشت و برای پیاده سازی سخت افزار متناظر، ۱۰۵ بلوک منطقی(LB) به کار گرفته شده است.

کلیدواژه ها:

اعداد ممیز ثابت ، پردازش تصویر ، تبدیل تصاویر رنگی به تصاویر خاکستری ، تراشه های مجتمع منطقی برنامه پذیر ، الگوریتم های محاسباتی