Disseny i verificació experimental d’un emulador de sensor de visió dinàmic (DVS)

Abstract

Aquest treball final de grau se centra en el disseny i la verificació experimental d’un emulador de sensor de visió dinàmica (DVS). El desenvolupament s’ha realitzat íntegrament mitjançant llenguatge de descripció de maquinari (VHDL) i l’entorn de desenvolupament Xilinx Vivado, optimitzant el codi per a la seva implementació en maquinari digital. S’ha utilitzat una FPGA Nexys4 de Digilent com a plataforma de desenvolupament i una càmera OV7670 com a mitjà físic de captura d’imatge. El projecte s’estructura en tres fases principals. En la primera, s’ha dut a terme la configuració i el control de la càmera OV7670 per capturar imatges en temps real. A la segona fase, s’ha dissenyat el sistema de transmissió de la imatge capturada cap a una pantalla mitjançant interfície VGA. Finalment, la tercera fase consisteix en la conversió de les imatges a un format de sensor de visió dinàmica (DVS), generant esdeveniments digitals a partir dels canvis de lluminositat entre frames consecutius. Aquest treball posa en valor l’ús de tècniques de disseny digital en VHDL i l’adaptació del codi a les restriccions del maquinari, així com la integració efectiva entre diferents components físics per a la creació d’un sistema de visió digital amb capacitats avançades d’emulació neuromòrfica.

Este trabajo final de grado se centra en el diseño y la verificación experimental de un emulador de sensor de visión dinámica (DVS). El desarrollo se ha realizado íntegramente mediante lenguaje de descripción de hardware (VHDL) y el entorno de desarrollo Xilinx Vivado, optimizando el código para su implementación en hardware digital. Se ha utilizado una FPGA Nexys4 de Digilent como plataforma de desarrollo y una cámara OV7670 como medio físico de captura de imagen. El proyecto se estructura en tres fases principales. En la primera, se ha llevado a cabo la configuración y el control de la cámara OV7670 para capturar imágenes en tiempo real. En la segunda fase, se ha diseñado el sistema de transmisión de la imagen capturada hacia una pantalla mediante interfaz VGA. Finalmente, la tercera fase consiste en la conversión de las imágenes a un formato de sensor de visión dinámica (DVS), generando eventos digitales a partir de los cambios de luminosidad entre fotogramas consecutivos. Este trabajo pone en valor el uso de técnicas de diseño digital en VHDL y la adaptación del código a las restricciones del hardware, así como la integración efectiva entre diferentes componentes físicos para la creación de un sistema de visión digital con capacidades avanzadas de emulación neuromórfica.

This final degree project focuses on the design and experimental verification of a dynamic vision sensor (DVS) emulator. The development has been carried out entirely using a hardware description language (VHDL) and the Xilinx Vivado development environment, optimizing the code for its implementation in digital hardware. A Digilent Nexys4 FPGA has been used as the development platform, and an OV7670 camera as the physical means of image capture. The project is structured into three main phases. In the first, the configuration and control of the OV7670 camera has been carried out to capture real-time images. In the second phase, the transmission system of the captured image to a display via VGA interface has been designed. Finally, the third phase consists of converting the images into a dynamic vision sensor (DVS) format, generating digital events based on changes in brightness between consecutive frames. This project highlights the use of digital design techniques in VHDL and the adaptation of the code to hardware constraints, as well as the effective integration between different physical components for the creation of a digital vision system with advanced neuromorphic emulation capabilities.