Ultra fast cnn based Hardware Computing Platform Concepts for adas visual Sensors and Evolutionary Mobile Robots




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Bog'liq
Alireza Fasih

List of Figures 
Figure 1-1: ADAS processing levels Architecture
….…………………………………………………….....
..6 
Figure 
2-1: Comparison of two different ADAS system. (a) Lane departure warning, (b) 
Licence plate recognition ................................................................................................................................. 20 
Figure 
3-
1: Shared memory’s parallel proce
ssing model ................................................................... 26 
Figure 
3-2: General idea for distributed processing ............................................................................. 27 
Figure 
4-1: Model of a feed-forward neural network with four inputs and one output ........ 30 
Figure 
4-2: Reshaping and normalizing 2D image data for loading in a MLP network .......... 34 
Figure 
4-3: Architecture of system for processing images based on CNN ................................... 36 
Figure 
4-4: CNN architecture based on GPU. ........................................................................................... 37 
Figure 
5-1: CNN Architecture ......................................................................................................................... 40 
Figure 
5-2: Basic architecture of CNN cell: the equivalent electrical circuit ............................... 44 
Figure 
5-3: Two images of a synthetically generated image sequence ......................................... 49 
Figure 
5-4: (a), (b), (c): Input image, edge extracted image and threshold image 
respectively ............................................................................................................................................................ 50 
Figure 
5-5: (a) Input image and (b) thresholded image having no textured plane ................. 50 
Figure 
5-6: (a) initial condition image (b) input image (c) target image ..................................... 51 
Figure 
5-7: (a), (b): Two input images of a sequence; (c): Target Image; (d): CNN generated 
output image. ......................................................................................................................................................... 52 
Figure 
5-8: Removing the rectangle part from the figure ................................................................... 53 
Figure 
5-9: Removing noise from the image ............................................................................................ 53 
Figure 
5-10: Filling a long tube with a dotted pixel .............................................................................. 54 
Figure 
5-11: Thresholding to a specified limit ........................................................................................ 55 
Figure 
5-12: Processing scenario by pre-calculated CNN templates ............................................. 56 
Figure 
5-13: Integration of CNN on FPGA with PowerPC for speeding up of genetic 
algorithm ................................................................................................................................................................. 57 
Figure 
6-1: Flow diagram for modelling the Rössler Equation (see Equation (6-2)) in the 
analog computing scheme emulated on FPGA ........................................................................................ 62 
Figure 
7-3: Xilinx XtremeDSP Kit 3400 ...................................................................................................... 73 
Figure 
7-4: Convolution and stream processing diagram .................................................................. 75 
Figure 
7-5: Scheme of the DDA based model for CNN .......................................................................... 78 
Figure 
7-6: Convolution diagram for the control template ................................................................ 78 
Figure 
7-7: Convolution diagram for feedback template .................................................................... 79 
Figure 
7-8: Impulse CoDeveloper Design Process Diagram .............................................................. 80 
Figure 
7-9: Real-time output of the system on monitor ...................................................................... 81 
Figure 
8-1: A simple CNN array architecture ........................................................................................... 88 
Figure 
8-2: System Design Architecture .................................................................................................... 90 
Figure 
8-3: A comparison traditional loop with the OpenCL data parallel kernel ................... 92 
Figure 
8-4: OpenCL Programming Flow .................................................................................................... 93 
Figure 
8-5: (a) Input image for CNN (b) Output image of CNN on GPU ........................................ 94 


 
vii 
Figure 
8-6: Output of CNN on CPU after applying enhancement template ................................. 94 
Figure 
9-1: Shows the spatial wave and time domain on a CNN, which connected to the 
robot actuators ..................................................................................................................................................... 97 
Figure 
9-2: System Architecture Diagram .............................................................................................. 100 
Figure 
9-3: Robot hinges connection to CNN array ............................................................................ 102 
Figure 
9-4: Template Encoding in an Array List .................................................................................. 102 
Figure 
9-5: Two-Point Crossover Method for 
Template ‘A’
............................................................ 104 
Figure 
9-6: Snake robot lateral undulation locomotion ................................................................... 106 
Figure 
9-7: Wave generated for lateral undulation locomotion ................................................... 106 
Figure 
9-8: Wave generated for rectilinear locomotion ................................................................... 108 
Figure 
9-9: Snake Robot rectilinear locomotion .................................................................................. 108 
Figure 
9-10: Series 1 is fitness-function value; Series2 is fitness-function minimum value, 
during cycle of time in learning process. (Series1 is error rate; Series2 is number of 
itteration/time) ................................................................................................................................................. 109 
Figure 
9-11: Learning 4-legs semi-spider robot .................................................................................. 109 
Figure 
9-12: 4-leg robot spider, turning skill. ....................................................................................... 110 
Figure 
9-13: Moving 6-Leg Robot, around the Circle ......................................................................... 111 
Figure 
9-14: Wave generated for circular locomotion ...................................................................... 111 
Figure 
9-15: Broken Leg Spider as an unstructured robot ............................................................. 112 
Figure 
9-16: Wave generated for Broken-Leg Spider; Turning Skill ........................................... 113 


 


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