Projekt Integros
HU stellt Konzepte für den Entwurf integrierter optischer Systeme vor
Drei Jahre lang arbeiteten Wissenschaftler zweier Arbeitsgruppen des Instituts für Informatik an neuen Ideen zur Entwicklung leistungsfähiger Kamerasysteme. Am 12. Oktober präsentieren Prof. Beate Meffert und ihr Kollege Prof. Ralf Reulke ihre Ergebnisse.
Einsatzgebiet: Straßenverkehrsbeobachtung
Die Verarbeitung und automatische Auswertung von Kamerabildern gewinnt in vielen Bereichen an Bedeutung: Digitale Fotoapparate, optische Prüfsysteme in der industriellen Fertigung, eine videogestützte Beobachtung von Experimenten in der Forschung – moderne Kamerasysteme müssen viele Informationen bereits sensornah verarbeiten. Zunehmend verrichten deshalb flexible Verarbeitungseinheiten wie FPGA und digitale Signalprozessoren ihre Dienste als feste Bestandteile eines Kamerasystems. Diese heterogenen Ressourcen optimal zu nutzen und Konzepte für den Entwurf komplexer Algorithmen zu entwickeln, wurde seit 2005 im Projekt INTEGROS erforscht. „Von Anbeginn haben wir großen Wert auf die Praxistauglichkeit der entwickelten Verfahren gelegt“, erklärt Beate Meffert. Als Einsatzszenario für das zu entwickelnde integrierte optische System wurde die automatische Beobachtung des Straßenverkehrs durch Kamerasysteme gewählt. Ralf Reulke, der neben seiner Lehrtätigkeit an der HU eine Arbeitsgruppe am Institut für Verkehrsforschung des DLR leitet, kennt die besonderen Anforderungen dieses Gebiets sehr genau.
Paradigmenwechsel im Entwurfsprozess
Von besonderem Interesse waren vor allem Fragen des Hardware-Software-Co-Designs und der Partitionierung von Algorithmen. Einfacher ausgedrückt, die zu lösende Gesamtaufgabe muss geschickt in Teilaufgaben zerlegt werden, die dann von den verschiedenen Prozessoren und FPGA abgearbeitet werden können. Diese können sehr viele einfache Operationen parallel und damit extrem schnell ausführen. Sind jedoch sehr viele externe Speicherzugriffe erforderlich, z. B. um Zwischenergebnisse zu sichern, sinkt die Geschwindigkeit schlagartig. Ein Paradigmenwechsel im Entwurfsprozess ist deshalb das Gebot der Stunde, waren sich Dr. Winkler und Dr. Krutz vom DLR einig und beschritten mit einem Betriebssystemkonzept für FPGA-Plattformen technisches und wissenschaftliches Neuland.
Allerdings, in der Praxis ist die Lösung komplexer Problemstellungen mit FPGA allein nicht erreichbar. Das ehrgeizige Projektziel, dem Stand der Technik entsprechende, anspruchsvolle und damit zeitaufwändige Verarbeitungsschritte in Hardware zu lösen, wurde dennoch erreicht. Eine zwei- und dreidimensionale Wavelettransformation sowie die Lokalisierung von Mustern konnten für FPGA prototypisch realisiert werden. Die Ergebnisse können direkt in der Kamera von Signal- oder Mikroprozessoren weiterverarbeitet werden.
Adlershofer Synergien gestärkt
Es ist wohl auch diese besondere Verknüpfung von grundlegenden Fragestellungen des Hardware-Software-Co-Designs mit der Untersuchung praxisrelevanter Fragestellungen einer konkreten Anwendung, die das Projekt im Rahmen des EU-Programms ProFIT förderungswürdig machten. Mit dem Projekt ist auch ein Beitrag zur Stärkung der Kooperation zwischen universitärer und außeruniversitärer Forschung in Adlershof geleistet worden. Durch die Einbindung in das Kompetenznetz OpTecBB e. V. über die aktive Mitarbeit im Schwerpunkt „Multisensorik und Signalverarbeitung (MSS)“ kann auch die Region Berlin-Brandenburg von den Ergebnissen des Projekts profitieren. „Grundsätzlich stehen sie der Öffentlichkeit zur Verfügung“, so Meffert. Dafür sorgen vor allem die Publikation der Ergebnisse in Fachzeitschriften sowie die entstandenen Graduierungsarbeiten.
Kontakt:
Prof. Beate Meffert
Tel.: 2093-3044