Arquitectura Basada en Tecnología FPGA para la Estimación y Análisis de Información de Flujo ...

124 Pages·2010·3.5 MB·Spanish

Arquitectura Basada en Tecnología
FPGA para la Estimación y
Análisis de Información de Flujo
Óptico en Tiempo Real
Mauricio de Jesús Vanegas Hernández
Departamento de Arquitectura y Tecnología de computadores
Universidad de Granada
Tesis para optar al grado de
Doctor en Filosofía (PhD)
Junio 2010
Editor: Editorial de la Universidad de Granada
Autor: Mauricio de Jesús Vanegas Hernández
D.L.: GR 3443-2010
ISBN: 978-84-693-5230-4

Declaración
Profesor Dr. Eduardo Ros Vidal, Catedrático de Universidad, y Dr. Javier
Díaz Alonso, Profesor Ayudante Doctor de Universidad, ambos del Depar-
tamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores de la Universidad
de Granada,
CERTIFICAN:
Que la memoria titulada “Arquitectura Basada en Tecnología FPGA para
la Estimación y Análisis de Información de Flujo Óptico en Tiempo Real”,
ha sido realizada por D. Mauricio de Jesús Vanegas Hernández bajo nuestra
dirección en el Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computa-
dores de la Universidad de Granada para optar al grado de Doctor por la
Universidad de Granada.
Granada, 2 de Junio 2010
Fdo. Eduardo Ros Vidal Fdo. Javier Díaz Alonso

A mis padres que siempre me han dado libertad para soñar, bondad para
compartir con la sociedad, sabiduría para sopesar mis problemas, soporte
para enfrentar mis errores y amor infinito para, sin egoísmo, dejar que me
aleje de ellos en busca de un sueño.
A mi futura esposa por su apoyo incondicional en mis momentos más
difíciles, por su alegría en mis momentos más tristes, por su alma de niña
que contagia sueños y por su amor que llena mi vida.
A mis queridos amigos por soportar los altibajos de mi forma de ser tan
difícil, por echar un chiste en los momentos de máximo estrés, por
compartir sus ideas en los momentos en los que yo carecía de ellas y por
haberme dado el mejor de los regalos, ¡su amistad!.
“Vivir sin leer es peligroso, porque te obliga a conformarte con la vida”
Michel Houellebecq.

Agradecimientos
Quiero agradecer a mis padres Germán y Rubia, porque gracias a todos sus
esfuerzos hoy puedo defender mi tesis doctoral; a mis hermanos Andrés, Di-
ana y Elizabeth, porque han sido un constante apoyo, su amor y su cariño
siempre me acompañan. En general a todos ellos porque yo soy el reflejo de
sus corazones.
De igual forma quiero agradecer a mis directores Eduardo y Javier, pues
han tenido una paciencia infinita para guiarme en los difíciles quehaceres
de una tesis doctoral, asimismo por su apoyo moral cuando tuve problemas
personales y en general por confiar en mis capacidades. También quiero
agradecer muy especialmente el gran apoyo recibido de Leonardo durante el
desarrollo de la tesis, gracias a su gran ayuda puedo entregar los resultados
que se muestran en esta tesis.
A mi futura esposa Silvia le debo su incondicional apoyo, ha sido ella
quien me ha mantenido positivo en estos últimos días de trabajo en la tesis
doctoral, sin sus consejos y sin su ayuda no habría terminado a tiempo el
trabajo que hoy está en consideración.
Mis amigos, a ellos también les debo mis agradecimientos; no quiero dar
nombresportemoraomitirsugranaporteenestaempresaquehoytermina
con la sustentación de esta tesis doctoral.

Abstract
This Ph.D. dissertation proposes a middle level vision system that allows
analysing otpical flow cues in real time. Since the European project DRIV-
SCO was the framework in which this thesis was done, several contributions
were done in different areas of interest of the computer vision problem.
Generally speaking, a computer vision problem can be identified three dif-
ferent levels in which are defined all the computer vision tasks. The low
level vision is characterized by simple mathematical operations applied to
a large quantity of data (pixelwise computation). The middle level vision
is characterized by complex mathematical operations applied to a not so
large quantity of data. Finally, the high level vision is characterized by very
complex mathematical operations applied to a little quantity of data. This
thesis is focused just in the low and middle level vision.
We have done a significant contribution in the low level vision by devel-
oping a memory controller suitable for parallel processing systems accessing
to shared data massively. Likewise, we have designed a framework in which
were developed the low level vision systems in the DRIVSCO project.
In the middle level vision we have developed a system for the analysis of
optical flow cues. This system estimates the ego-motion of a camera in a
rigidenvironmentinarobustmannerandinrealtime. Likewise,thissystem
can be used for detecting independent moving objects in a scene. According
to the system architecture, we can assert that our system is suitable for
standalone navigation applications.
The results obtained in this thesis show that the proposed system is the
starting point for future works in the middle and high level vision.
This work has been supported by the Programme Alβan, the European
UnionProgrammeofHighLevelScholarshipsforLatinAmerica,scholarship