Aplicação de computação estocástica à detecção de bordas em imagens digitais
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19380 |
Resumo: | This work compares the grey image edge detection algorithm based on Sobel operators considering two implementations: conventional digital logic and Stochastic Computing. The latter refers to an unconventional way of organising and operating numbers, treating them as probabilities. There are advantages in noise robustness, integrated circuit area utilisation and power consumption, when compared to CMOS Digital Electronics, in certain applications. This work implemented and evaluated filters in software (Python) and hardware (Verilog/FPGA). It is shown that the order of magnitude of the difference between results in both versions is of two bits. It is shown that the stochastic approach is more robust to soft errors, while also having less discrepant error distributions between 1% and 5% of error bit rates. Finally, the number of logical gates and power required for each implementation is presented. This stablishes guidelines of cost-benefit for energy efficient Digital Electronics projects. |
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Aplicação de computação estocástica à detecção de bordas em imagens digitaisComputação estocásticaProcessamento de imagensDetecção de bordasEficiência energéticaStochastic computingImage processingEdge detectionEnergy efficiencyCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis work compares the grey image edge detection algorithm based on Sobel operators considering two implementations: conventional digital logic and Stochastic Computing. The latter refers to an unconventional way of organising and operating numbers, treating them as probabilities. There are advantages in noise robustness, integrated circuit area utilisation and power consumption, when compared to CMOS Digital Electronics, in certain applications. This work implemented and evaluated filters in software (Python) and hardware (Verilog/FPGA). It is shown that the order of magnitude of the difference between results in both versions is of two bits. It is shown that the stochastic approach is more robust to soft errors, while also having less discrepant error distributions between 1% and 5% of error bit rates. Finally, the number of logical gates and power required for each implementation is presented. This stablishes guidelines of cost-benefit for energy efficient Digital Electronics projects.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESFundação de Apoio à Pesquisa do Estado da Paraíba - FAPESQEste trabalho compara o algoritmo de detecção de bordas em imagens em tons de cinza baseado em operadores de Sobel em duas implementações: utilizando lógica digital convencional e utilizando Computação Estocástica. Esse último caso se refere a uma forma não convencional de organizar números e operá-los, tratando-os como probabilidades. A área possui vantagens em relação a robustez a ruídos, utilização de área de circuitos integrados e consumo de potência, ao se comparar com a Eletrônica Digital CMOS amplamente utilizada, para certas aplicações. São feitas implementações em software (Python) e em hardware (Verilog/FPGA) de ambos os casos. Mostra-se que a ordem de grandeza da diferença dos resultados obtidos pelas abordagens é de dois bits. É mostrado que a estocástica é mais robusto a ruídos suaves, e com distribuições de erro menos discrepantes entre 1% e 5% de taxas de erro de bits. Finalmente, são mostradas a quantidade de portas lógicas utilizadas em cada versão e sua respectiva potência requerida. Isso estabelece diretrizes de custo-benefício para projetos de Eletrônica Digital visando eficiência energética.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia ElétricaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFPBSouto, Cícero da Rochahttp://lattes.cnpq.br/4099240444291318Cavalcanti, Danilo Barreto2021-02-15T15:16:57Z2019-08-222021-02-15T15:16:57Z2019-07-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19380porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-08-13T14:19:19Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/19380Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2021-08-13T14:19:19Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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