5768158962

AGH/BUSINESS NOWATORSKIE BADAN A U K O W E

AGH/BUSINESS NOWATORSKIE BADAN A U K O W E

Sysrem do detekcji strefy zabronionej. Na monitorze obraz z kamery z naniesioną strefą zabronioną oraz wykrytym obiektem (czerwony prostokąt wokół osoby). Z przodu karta ewaluacyjna z układem FPGA. Przetwarzanie obrazu o parametrach 640x480@50fpsw czasie rzeczywistym. Sekwencja pochodzi ze zbioru Candela²

zyjnych, które zwykle są bardzo złożone obliczeniowo, ma szereg zalet. Pozwala na wykonywanie obliczeń w czasie rzeczywistym, tj. na strumieni pikseli otrzymywanym na bieżąco z kamery, nawet dla obrazu o wysokiej rozdzielczości, a także charakteryzuje się względnie niskim zużyciem energii oraz możliwością budowy kompaktowych systemów wizyjnych. Umożliwia to realizację koncepcji tzw. kamery inteligentnej (ang. smart camera), w której analiza informacji wizyjnej odbywa się w bezpośrednim sąsiedztwie czujnika wizyjnego, a transmitowane dalej są tylko wyniki analizy np. informacja o wykrytych zagrożeniach.

AGH 2B: Jakich efektów się Pan spodziewa?

Dr Kryjak: W automatycznych systemach wizyjnych dąży się do pełnego rozumienia sytuacji na sekwencji wideo, czyli algorytm powinien posiadać zdolności analityczne podobne do umiejętności, które posiada każdy człowiek. Warto zaznaczyć, że pomimo intensywnych prac prowadzonych w ośrodkach akademickich na całym świecie, obecne systemy są dalekie od doskonałości.

Weźmy na przykład dość proste, zdawałoby się, zadanie detekcji sylwetek ludzkich, tj. wskazania ludzi na obrazie. Już kilkuletnie dziecko poradzi sobie z nim bez problemu. Niestety nie można tego samego powiedzieć o rozwiązaniach algorytmicznych, szczególnie jeżeli wymogiem jest praca w czasie rzeczywistym.

Znaczne ograniczenie złożoności obliczeniowej powoduje zwykle duży spadek dokładności.

Jednakże algorytmy są cały czas rozwijane. Pojawiają się także nowe rozwiązania techniczne, tj. bardziej zaawansowane procesory ogólnego przeznaczenia CPU, programowalne karty graficzne GPU dysponujące ogromną mocą obliczeniową, procesory sygnałowe DSP oraz układy reprogramo-walne FPGA.

W naszych pracach badawczych staramy się pokazać, że w systemie wizyjnym, wyposażonym w układ FPGA, dzięki możliwemu do uzyskania w nim bardzo dużemu stopniu zrównoleglenia obliczeń, można zrealizować pewne istotne rodzaje algorytmów wykorzystywanych w monitoringu wizyjnym, tj. detekcji obiektów, obliczania przepływu optycznego, detekcji sylwetek ludzkich, a także systemy kompleksowe np. wykrywanie wejścia w strefę zabronioną.

AGH 2B: W jakim stopniu badania są innowacyjne?

Dr Kryjak: Uważam, że za innowacyjne należy uznać połączenie prac algorytmicznych z dziedziny zaawansowanego monitoringu wizyjnego oraz sprzętowej akceleracji algorytmów z wykorzystaniem układów FPGA. W przypadku kilku naszych rozwiązań byliśmy pierwszym zespołem na świecie, który opublikował wyniki badań.

Chciałbym w tym miejscu podkreślić, że realizacja w układzie FPGA algorytmu nie sprowadza się do prostego przeniesienia kodu źródłowego (C/C++/Matlab) na platformę rekonfigurowalną. Jest to proces dość złożony i czasochłonny. Wymaga bardzo szczegółowej analizy algorytmu oraz operacji arytmetycznych, które wchodzą w jego skład, a także sposobu i kolejności dostępu do danych. Niestety nie wszystkie algorytmy można efektywnie zrealizować w układzie FPGA. Zwykle konieczne są również daleko idące modyfikacje, w rezultacie których powstaje zupełnie nowa wersja algorytmu, którą trzeba następnie porównać z rozwiązaniem pierwotnym.

AGH 2B: Czy wyniki dotychczasowych prac dają nadzieję na opatentowanie wynalazku?

Dr Kryjak: Tak, oczywiście. Opatentowanie pewnych specyficznych architektur sprzętowych jest możliwe. Na razie jednak koncentrujemy się na poszerzeniu wachlarza algorytmów, które mogą zostać zrealizowane sprzętowo.

AGH 2B: Kto wchodzi w skład zespołu badawczego?

Dr Kryjak: Pracuję w Laboratorium Biocybernetyki, które wchodzi w skład Katedry Automatyki i Inżynierii Biomedycznej, kierowanej przez prof. Ryszarda Tadeusiewicza. Grupą zajmującą się implementacją algorytmów w układach FPGA kieruje prof. Marek Gorgoń. Ściśle współpracujemy także z innymi członkami Laboratorium Biocybernetyki, doktorantami oraz dyplomantami.

AGH 2B: Czy, a jeśli tak, to z kim Państwo współpracujecie?

Dr Kryjak: Nasze prace spotykają się z zainteresowaniem ze strony przemysłu. W ramach realizowanego w latach 2010-2013 grantu: „System inteligentnego monitoringu przestrzeni i obiektów szczególnego znaczenia - SIMPOZ" współpracowaliśmy z firmą ELTCRAC System - zajmującą się dystrybucją systemów elektronicznego zabezpieczenia obiektów. Nawiązaliśmy również współpracę z firmą Qumak SA - jedną z większym firm informatycznych na polskim rynku. Naszymi rozwiązaniami interesują się również podmioty zagraniczne. Mamy bardzo dobre kontakty z naukowcami z innych krajów. W przyszłym roku, we wrześniu, w Krakowie odbędzie się konferencja DASIP (Conference on Design and Architectures for Signal and Image Processing), której tematyka związana jest z architekturami sprzętowy-

KWARTALNIK CENTRUM TRANSFERU TECHNOLOGII AGH W KRAKOWIE