선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
제안 방법
- 하지만 알고리즘 자체의 데이터 의존성(data dependency)으로 인해 데이터 재사용과 병렬 처리 등의 적용이 어렵다. 본 논문에서는 가중치와 비용함수 계산에 필요한 임계경로 분석과 중간값들의 저장 및 관리를 lifetime analysis 방법에 의한 스케줄링을 통해 효과적인 병렬구조를 적용하였고, 병렬처리에 사용한 PE(processing element) 사이에 데이터를 공유하여 메모리로부터 읽어 들이는 입력의 수를 줄여 데이터 폭(data bandwidth)에 대한 부담을 줄였다. 알고리즘에 사용되는 지수연산은 하드웨어로 구현할 때 하드웨어 복잡도가 커지기 때문에 계단함수로 구현하였으며 에러를 분석하고 경험적으로 근사화하여 허용할 수 있는 오차 범위를 갖도록 설계하였다.
- 본 논문에서는 가중치와 비용함수 계산에 필요한 임계경로 분석과 중간값들의 저장 및 관리를 lifetime analysis 방법에 의한 스케줄링을 통해 효과적인 병렬구조를 적용하였고, 병렬처리에 사용한 PE(processing element) 사이에 데이터를 공유하여 메모리로부터 읽어 들이는 입력의 수를 줄여 데이터 폭(data bandwidth)에 대한 부담을 줄였다. 알고리즘에 사용되는 지수연산은 하드웨어로 구현할 때 하드웨어 복잡도가 커지기 때문에 계단함수로 구현하였으며 에러를 분석하고 경험적으로 근사화하여 허용할 수 있는 오차 범위를 갖도록 설계하였다.
- 본 논문의 구성은 다음과 같다. Ⅱ장에서는 스테레오 정합 알고리즘의 특징과 적응적 가중치 윈도우 알고리즘의 종류와 본 논문에 적용한 지오데식 가중치 알고리즘을 설명하였고, Ⅲ장에서 제안한 시스템의 스케줄링과 하드웨어 구조에 대해서 설명하고 Ⅳ장에서 설계 결과를 다른 스테레오 시스템과 성능을 비교 분석하였고 Ⅴ장에서 결론을 맺는다.
- 비용함수는 SAD, SSD, NCC(normalized cross correlation), 화소의 변화도 차이 등 여러 방법을 사용할 수 있으며 본 논문에서는 하드웨어 설계를 고려해 SAD를 선택하였다. 또한 컬러 정보를 사용하여 화소의 유사성을 비교하기 때문에 화소의 차이 값과 색의 변화 정도가 비례하도록 균등한 색체계인 CIE Lab 컬러 형식으로 표현된 영상을 사용하였다.
- 비용함수는 SAD, SSD, NCC(normalized cross correlation), 화소의 변화도 차이 등 여러 방법을 사용할 수 있으며 본 논문에서는 하드웨어 설계를 고려해 SAD를 선택하였다. 또한 컬러 정보를 사용하여 화소의 유사성을 비교하기 때문에 화소의 차이 값과 색의 변화 정도가 비례하도록 균등한 색체계인 CIE Lab 컬러 형식으로 표현된 영상을 사용하였다.
- 384×288 크기의 입력 영상과 탐색거리 16, 21×21 크기의 윈도우를 사용하는 시스템의 경우 화소 단위 처리를 요하는 비용함수만을 고려했을 때, 한 장의 깊이정보 영상을 얻기 위해 약 780M의 클록 사이클이 필요하고 여기에 가중치 윈도우를 계산을 포함하면 계산량이 더 늘어나기 때문에 실시간 처리를 만족하는 시스템을 설계하기 위해서는 병렬 처리나 데이터 재사용 기법을 사용하여 계산량을 줄여야 한다. 가중치 윈도우를 계산하는데 필요한 사이클 수는 비용함수와 가중치 윈도우는 독립적으로 계산이 가능하므로 둘 중 계산량이 더 많은 과정에 맞춰 최소화할 수 있고 이를 위해 각각 다른 수의 PE를 사용하여 병렬 처리를 적용하였다.
- 각 PE는 3개의 컬러 정보로 구성된 화소값을 사용하기 때문에 이와 같은 병렬 처리를 적용할 경우 데이터의 입력 수가 크게 늘어난다. 동시에 필요로 하는 데이터의 종류가 많을수록 대역폭 문제(data bandwidth)가 생기기 때문에 데이터 의존성에 의해 데이터를 필요로 하는 시간을 최소화 시키면서 입력 데이터 문제를 해결하기 열 방향으로 계산하는 PE를 사용하여 병렬 처리를 적용하였다.
- 하나의 가중치 윈도우 계산에 필요한 94 사이클 중 실제로 의미 있는 가중치 값은 역방향 가중치가 계산되는 34 사이클 이후이며 가중치를 저장하기위한 별도의 메모리를 추가하지 않기 위해 SAD모듈 또한 가중치 모듈과 같은 11개의 가산기를 기본으로 한 PE를 탐색거리에 맞추어 16개를 사용하여 병렬처리 하였다.
- 가중치 모듈을 통해 계산된 지오데식 거리는 다시 식(9)에서 지수함수 계산을 통해 거리가 작을수록 큰 값으로 바뀐다. 삼각함수, 지수함수 등과 같은 연산은 하드웨어로 설계할 때 많은 자원을 필요로 하기 때문에 LUT(Look-up table) 방식이나 근사화한 함수를 사용하고 본 논문에서는 표 2와 같이 6개 영역으로 나누어진 계단함수를 사용하여 구현하였다.
- 제안한 스테레오 비전 시스템은 verilogHDL로 설계하여 검증하였으며, Synopsis를 사용하여 합성하였다. 윈도우 크기 21⨉21, 탐색거리 16, 영상크기 384⨉288를 처리할 수 있는 제안한 구조를 동부하이텍 0.
- 최대 클록 속도는 260MHz로 약 25fps의 속도를 가진다. 제안한 구조에서 가중치를 할당하기 위해 필요한 지수함수 부분을 6구간의 계단 함수로 근사화하여 구현하였다.
- 본 논문에서는 지오데식 가중치 기반의 스테레오 비전 시스템을 하드웨어로 설계하였으며 동부하이텍 0.18um 라이브러리를 사용하여 Synopsis를 통해 합성한 뒤 계산속도 및 하드웨어 자원 소모량을 분석하였다. 효율적인 하드웨어 설계를 위해 각 계산 사이의 데이터 의존성에 근거하여 스케줄링을 하였으며 각 중간값의 저장 시간을 최소화하는 스케줄링 및 병렬 처리를 적용하여 메모리를 줄이고 PE사이의 입력 값들을 공유하여 시스템의 효율성을 높였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.