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Grupo de Investigación Diseño de Sistemas
Digitales

• Ricardo José Colom Palero

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Quiénes Somos?
Universidad Politécnica de Valencia
Departamento Ingeniería Electrónica
Grupo Diseño de Sistemas Digitales
14 Investigadores
Subproyecto CICYT Francisco Mora
Ricardo Colom
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Qué Hacemos?

• Diseño, estudio y desarrollo de sistemas con
  microprocesadores, microcontroladores y DSP.
• Diseño de sistemas digitales y de adquisición de
  datos utilizando buses normalizados.
• Diseño microelectrónico.
• Diseño con dispositivos programables.
• Diseño de circuitos Integrados de aplicación
  especifica.
• Aplicaciones
• Sistemas de procesado digital de señales, audio,
  imágenes, vídeo, etc.
• Sistemas electrónicos para medicina nuclear.
• Sistemas para la adquisición y procesado de datos
  a alta velocidad.
• Prototipado rápido con dispositivos programables.

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Cómo Contactar con Nosotros?

• Dirección Postal
• Ricardo José Colom Palero
• Universidad Politécnica de Valencia
• Escuela Técnica Superior de Ingenieros de
  Telecomunicación
• Departamento de Ingeniería Electrónica
• Camino de Vera s/n
• 46022 Valencia
• España
• Dirección Electrónica
• rcolom_at_eln.upv.es
• http//www.upv.es/dsd/

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Diseño VLSI para Procesado de Imágenes y Vídeo

• Ricardo José Colom Palero

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Introducción

• Línea de Investigación, año 1999.
• Diseño microelectrónico.
• Tratamiento digital de señales. Imágenes y vídeo.
• Proyecto CICYT TIC2000-1151-C07-05.
• Compresión de vídeo en tiempo real orientado a
  aplicaciones médicas. Estudio de la segmentación
  del algoritmo de la transformada wavelet e
  implementación en VLSI.
• Tarea Implementación hardware de la transformada
  wavelet.
• Estudio de las especificaciones de diseño
  electrónico.
• Elección de los dispositivos lógicos
  programables.
• Segmentación de los algoritmos en lenguaje VHDL.
• Diseño VLSI y optimización.
• Evaluación y test .

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Compresión de Imágenes
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Transformada Wavelet Discreta
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Algoritmo en Árbol
Stephane Mallat. A Wavelet Tour of Signal
Processing" Academic Press. 1999.
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Filtros Biortogonales
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La Transformada Wavelet 2-D. Con Filtros 1-D
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La Transformada Wavelet 2-D. Con Filtros 2-D
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Procesado de 3 Octavas de una Imagen
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Implementación de los Filtros 2-D
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Unidad de Filtrado
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Secuencia de Lectura Datos
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Arquitectura Directa
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Arquitectura RPA
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Arquitectura RPA Modificado
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Unidad de Almacenamiento
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Control Distribuido
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Resultados de la Implementación
Características Arquitectura Directa Arquitectura RPA Arquitectura RPA Modificada
Tamaño Imagen Procesada 512 ? 512 pixels 512 ? 512 pixels 512 ? 512 pixels
Precisión de los datos de entrada 8 bits 8 bits 8 bits
Precisión de los datos de salida 14 bits 14 bits 14 bits
Coeficientes de Filtrado Biortogonal 4 ? 4 Biortogonal 4 ? 4 Biortogonal 4 ? 4
Niveles de la DWT 3 3 3
Dispositivo XC2V1000 XC2V1000 XC2V1000
Num. Slices 930 930 930
Num. Multiplicadores 40 16 32
Num. Block RAM's 4 4 4
Tamaño RAM (Bytes) 2304 2304 2304
Frecuencia Máxima 50 MHz 50 MHz 50 MHz
Tiempo de computo (45MHz) 5,88 ms 7,68 ms 5,88 ms
Eficiencia del Hardware 43.75 99 65.6
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Filtros Implementados

• Filtros escogidos
• CDF 2/2, filtro biortogonal KF2, KH2. (5/3
  Coeficientes)
• CDF 3/1, filtro biortogonal KF3, KH1. (4/4
  Coeficientes)
• CDF 9/7, filtro biortogonal JPEG2000. (9/7
  Coeficientes)

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Conclusiones

• Arquitectura modular, escalable y flexible.
• Tamaño de Imagen, Número de Niveles.
• Arquitectura Directa, RPA y RPA modificado.
• Coeficientes de filtrado CDF 2/2, 3/1 y 9/7.
• Con los bloques básicos diseñados en VHDL y un
  Package de parámetros se realiza la
  implementación deseada.
• Control distribuido, no hace falta rediseñar.
• Síntesis e implementación en FPGA.
• Capacidad de procesar vídeo en tiempo real.
• Mínimo uso de las memorias intermedias.

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Actividad Futura

• Transformada Wavelet 2-D.
• Cerrar el diseño haciendo de el un módulo IP.
• Realizar un ASIC.
• Codificador.
• Estudio de codificadores para completar la
  compresión de imágenes.
• Implementación del codificador.
• Mediante un Microprocesador.
• Mediante una arquitectura dedicada.