title: Reconfigurable Logic-Based system for image processing of fishery nets
title: Σύστημα βασισμένο σε αναδιατασσόμενη λογική για επεξεργασία εικόνας σε δίχτυα ιχθυοκαλλιεργειών
Creators: name: Ζαχειλας Θεοφιλος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2021

description: The aim of this thesis is to develop an embedded system which is able to detect the deformed holes of fishery nets in an input video. In recent times, there is a need for production of automation systems which save time and manual efforts of human resources. The simulation of the system is done in MATLAB, whereas the final design is implemented and accelerated in Vivado HLS tool. The produced hardware component can fit into an actual FPGA platform (ZCU102), in order to accelerate the corresponding software part with less energy consumption. There are two main topics that affect the appearance of aquatic environment, the lighting variation with haze and the variation in size of holes along each frame. There is a progressive evolution on the production of final results. Firstly, the use of an edge-aware filtering, called 'guided image', takes place to face the haze removal and the lighting smoothing of each frame. Furthermore, morphological opening is used for detail enhancement. The image, also, breaks in windows for local identification of deformed holes and overcoming the problem in variation of holes' size along different parts of the frame. Finally, combination of consecutive frames happens for further improvements. Speaking with numbers, the dimensions of each frame are 270(height) x 480(width), and hardware achieves an average of 181 frames per second, and a speed-up of about 12.7 times compared to MATLAB. The significance of this study is that it can actually cope with each of the obstacles through a series of observations, help the user understand the circumstances and become the base for the creation of a real time system that operates well in every occasion.
description: Ο σκοπός αυτής της πτυχιακής εργασίας είναι να ανπτύξει ένα ενσωματωμένο σύστημα, το οποίο μπορεί να ανιχνεύσει τις παραμορφωμένες οπές των διχτυών ιχθυοκαλλιέργειας σε ένα βίντεο εισόδου. Τα τελευταία χρόνια, υπάρχει ανάγκη για παραγωγή συστημάτων αυτοματισμού που εξοικονομούν χρόνο και χειροκίνητες προσπάθειες ανθρώπινου δυναμικού. Η προσομοίωση του συστήματος γίνεται σε MATLAB, ενώ ο τελικός σχεδιασμός υλοποιείται και επιταχύνεται στο εργαλείο Vivado HLS. Το παραγόμενο υλικό μπορεί να χωρέσει σε μία πλατφόρμα FPGA (ZCU102), προκειμένου να επιταχύνει το αντίστοιχο τμήμα λογισμικού με λιγότερη κατανάλωση ενέργειας. Υπάρχουν δύο κύρια θέματα που επηρεάζουν την εμφάνιση του υδάτινου περιβάλλοντος, η παραλλαγή φωτισμού με την ομίχλη και η διακύμανση του μεγέθους των οπών κατά μήκος κάθε στιγμιότυπου του βίντεο. Υπάρχει μια προοδευτική εξέλιξη στην παραγωγή των τελικών αποτελεσμάτων. Πρώτον, πραγματοποιείται η χρήση ενός φίλτρου με γνώμονα την ακμή, που ονομάζεται «φίλτρο καθοδηγούμενης εικόνας», για να αντιμετωπίσει την αφαίρεση της ομίχλης και την εξομάλυνση φωτισμού κάθε στιγμιότυπου. Επιπλέον, το μορφολογικό άνοιγμα χρησιμοποιείται για την ενίσχυση της λεπτομέρειας. Η εικόνα, επίσης, σπάει σε παράθυρα για τοπική αναγνώριση παραμορφωμένων οπών και ξεπερνά το πρόβλημα στην παραλλαγή του μεγέθους των οπών κατά μήκος διαφορετικών τμημάτων του στιγμιότυπου. Τέλος, πραγματοποιείται ο συνδυασμός διαδοχικών στιγμιότυπων για περαιτέρω βελτιώσεις. Μιλώντας με αριθμούς, οι διαστάσεις κάθε στιγμιότυπου είναι 270(ύψος) x 480(πλάτος) και το υλικό επιτυγχάνει κατά μέσο όρο 181 στιγμιότυπα ανά δευτερόλεπτο, με επιτάχυνση περίπου 12,7 φορές σε σύγκριση με τη MATLAB. Η σημασία αυτής της μελέτης είναι ότι, βασικά, μπορεί να αντιμετωπίσει κάθε ένα από τα εμπόδια μέσω μιας σειράς παρατηρήσεων, να βοηθήσει τον χρήστη να κατανοήσει τις συνθήκες και να γίνει η βάση για τη δημιουργία ενός συστήματος πραγματικού χρόνου που λειτουργεί σωστά σε κάθε περίσταση.