msiСовременная наука и инновацииModern Science and Innovations2307-910XNorth-Caucasus Federal University10.37493/2307-910X.2021.1.2msi-278Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИENGINEERING SCIENCESАППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА ОБРАБОТКИ ВИДЕО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ ОСТАТОЧНЫХ КЛАССОВHARDWARE IMPLEMENTATION OF VIDEO PROCESSING DEVICE USING RESIDUE NUMBER SYSTEMЛяховП. А.LyakhovP. A.ljahov@mail.ruИонисянА. С.IonisyanA. S.asion@mail.ruМасаеваВ. В.MasaevaV. V.masaeva-violetta@yandex.ruВалуеваМ. В.ValuevaM. V.mriya.valueva@mail.ruСеверо-Кавказский Федеральный университетРоссияNorth-Caucasus Federal UniversityRussian Federation202104082022011521Copyright © Ляхов П.А., Ионисян А.С., Масаева В.В., Валуева М.В., 20222022Ляхов П.А., Ионисян А.С., Масаева В.В., Валуева М.В.Lyakhov P.A., Ionisyan A.S., Masaeva V.V., Valueva M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://msi.elpub.ru/jour/article/view/278

В статье рассматривается создание устройства обработки видеосигнала. Важными критериями производительности этих устройств являются скорость и энергопотребление. Мы использовали плату Alinx AX309, содержащую FPGA Xilinx Spartan6-xc6slx9 в качестве аппаратной основы для реализации системы. Для получения видеосигнала использовалась видеокамера OV7670. Вывод обработанного видео осуществлялся на ЖК-дисплей Alinx AN430 c помощью стандартного VGA дисплея. Мы использовали систему остаточных классов для ускорения вычислений. Это позволило увеличить скорость работы устройства на 28% по сравнению с использованием традиционной системы счисления с дополнением до двух.

This paper considers the creation of video signal processing device. Important performance criteria of these devices are speed and power consumption. We used an Alinx AX309 board containing FPGA Xilinx Spartan6-xc6slx9 as a hardware basis for the implementation of the system. OV7670 video camera was used to obtain a video signal. The output of the processed video was carried out on the Alinx AN430 LCD display and on the standard VGA port. We used the Residue Number System to accelerate calculations. It allowed to improve device speed by 28% compared to using traditional two's complement number system.

цифровая обработка видеоПЛИСаппаратная реализациясистема остаточных классоводнокристальная системаdigital video processingFPGAhardware implementationresidue number systemsystem-on-chipReferencesАкушский, И. Я. Машинная арифметика в остаточных классах / И. Я. Акушский, Д. И. Юдицкий. - М. : Сов. Радио, 1968. - 440 с.Акушский, И. Я. Машинная арифметика в остаточных классах / И. Я. Акушский, Д. И. Юдицкий. - М. : Сов. Радио, 1968. - 440 с.Червяков Н.И. Методы, алгоритмы и техническая реализация основных проблемных операций, выполняемых в системе остаточных классов // Инфокоммуникационные технологии. -№4, 2011.-C.4-12.Червяков Н.И. Методы, алгоритмы и техническая реализация основных проблемных операций, выполняемых в системе остаточных классов // Инфокоммуникационные технологии. -№4, 2011.-C.4-12.Abeydeera M., Karunaratne M., Karunaratne G. and Silva K. "4K Real- Time HEVC Decoder on an FPGA," IEEE Transactions on circuirs and systems for video technology, Vol. 26, No. 1, January 2016.Abeydeera M., Karunaratne M., Karunaratne G. and Silva K. "4K Real- Time HEVC Decoder on an FPGA," IEEE Transactions on circuirs and systems for video technology, Vol. 26, No. 1, January 2016.Bovik Al. 'Handbook of image and video processing," Texas: Elsevier, 2005, 1372 p.Bovik Al. 'Handbook of image and video processing," Texas: Elsevier, 2005, 1372 p.Cardarilli G.C., Nannarelli A. and Re M. "Residue number system for low-power DSP applications," Proc. 41st Asilomar Conf. Signals, Syst., Comput, 2007, pp. 1412-1416.Cardarilli G.C., Nannarelli A. and Re M. "Residue number system for low-power DSP applications," Proc. 41st Asilomar Conf. Signals, Syst., Comput, 2007, pp. 1412-1416.Chervyakov N.I., Molahosseini A.S., Lyakhov P.A., Babenko M.G. and Deryabin M.A. "Residue-to binary conversion for general moduli sets based on approximate Chinese remainder theorem," International journal of computer mathematics, Vol. 94, No. 9, pp. 18331849, 2017.Chervyakov N.I., Molahosseini A.S., Lyakhov P.A., Babenko M.G. and Deryabin M.A. "Residue-to binary conversion for general moduli sets based on approximate Chinese remainder theorem," International journal of computer mathematics, Vol. 94, No. 9, pp. 18331849, 2017.Gonzalez R.C., Woods R.E. and Eddins S.L. "Digital Image Processing Using MATLAB," Pearson Prentice Hall, 2003, 609 P.Gonzalez R.C., Woods R.E. and Eddins S.L. "Digital Image Processing Using MATLAB," Pearson Prentice Hall, 2003, 609 P.Kao Ch.-Ch., Lai J.-H. and Chien Sh.-Y. "VLSI Architecture Design of Guided Filter for 30 Frames/s Full-HD Video," IEEE Transactions on circuits and systems for video technology, Vol. 24, No. 3, March 2014.Kao Ch.-Ch., Lai J.-H. and Chien Sh.-Y. "VLSI Architecture Design of Guided Filter for 30 Frames/s Full-HD Video," IEEE Transactions on circuits and systems for video technology, Vol. 24, No. 3, March 2014.Loques O.G. and Kramer J. "Flexible fault tolerance for distributed computer systems," in IEE Proceedings E - Computers and Digital Techniques, vol. 133, no. 6, pp. 319-332, November 1986.Loques O.G. and Kramer J. "Flexible fault tolerance for distributed computer systems," in IEE Proceedings E - Computers and Digital Techniques, vol. 133, no. 6, pp. 319-332, November 1986.Pratt W.K. "Digital Image Processing," Wiley-Interscience; 4 edition, 2007, 812 P.Pratt W.K. "Digital Image Processing," Wiley-Interscience; 4 edition, 2007, 812 P.Vasalos E., Bakalis D. and Vergos H.T. "RNS Assisted Image Filtering and Edge Detection, Digital Signal Processing (DSP)," 2013 18th International Conference on, 1-3 July 2013, pp. 1-6.Vasalos E., Bakalis D. and Vergos H.T. "RNS Assisted Image Filtering and Edge Detection, Digital Signal Processing (DSP)," 2013 18th International Conference on, 1-3 July 2013, pp. 1-6.Zhang X., Sun H., Chen Sh. and Zheng N. "VLSI Architectuer Exploration of Guided Image Filtering for 1080P@60Hz Video Processing," IEEE Transactions on circuirs and systems for video technology, Vol. 28, No. 1, January 2018.Zhang X., Sun H., Chen Sh. and Zheng N. "VLSI Architectuer Exploration of Guided Image Filtering for 1080P@60Hz Video Processing," IEEE Transactions on circuirs and systems for video technology, Vol. 28, No. 1, January 2018.https://github.com/anserion/ov7670_filter_rns дата обращения 12.10.2020).https://github.com/anserion/ov7670_filter_rns дата обращения 12.10.2020).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.