Разработка теоретических основ и реализация на ПЛИС системы компьютерного зрения беспилотных летательных аппаратов

Объект исследования – интеллектуальная система компьютерного зрения (СКЗ) на базе беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Цель проекта – разработка теоретических основ интеллектуальной СКЗ и реализация на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС) перспективных моделей свёрточных нейронных сетей (СНС) в составе вычислительного устройства (ВУ) СКЗ, позволяющих решать задачи распознавания объектов на изображениях земной поверхности в режиме реального времени. Используемые методы: глубокого обучение моделей СНС, объектно – ориентированного программирования и статистические методы обработки данных. Получен ряд фундаментальных результатов: - концепция создания интеллектуальной СКЗ; - новые модели СНС трех подклассов LeNet5, YOLO и U-Net; - метод унификации универсальных вычислительных блоков и новые способы организации вычислений в ВУ интеллектуальной СКЗ; - алгоритмы параллельных вычислений в слоях аппаратно-реализованных моделей СНС; - алгоритмы помехоустойчивого кодирования/декодирования данных при обменах ими между наземной и бортовой компонентами СКЗ; - результаты исследования программно - и аппаратно – реализованных на ПЛИС моделей СНС подклассов LeNet5, YOLO и U-Net. Практически важными результатами проекта являются: - три ВУ бортовой компоненты СКЗ на основе системы на кристалле Cyclone V SX и системы на кристалле Zynq 7000 (Kintex FPGA), а также результаты их комплексных исследований; - наземная компонента СКЗ в виде информационной системы, позволяющая управлять БПЛА при мониторинге объектов земной поверхности.