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CPGEI (Mestrado): Marcelo de Oliveira-24/02/17

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 24/02/2017
das 15h00 até 18h00
Onde Sede Central: Sala B-205
Nome do Contato Prof. Alexandre de Almeida Prado Pohl
Participantes Prof. Alexandre de Almeida Prado Pohl, Dr. Orientador - UTFPR
Prof. Volnei Antonio Pedroni, Dr. Co-orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Alexandre de Almeida Prado Pohl, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Wyllian Bezerra da Silva, Dr. - UFSC
Prof. Carlos Raimundo Erig Lima, Dr. - UTFPR
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Implementação de métrica de avaliação objetiva de qualidade de vídeo digital em lógica reconfigurável

Resumo: É implementado em hardware, por meio da linguagem VHDL, um método de avaliação objetiva de qualidade de vídeo digital. Sendo um processo computacionalmente custoso em software, investiga-se sua implementação em hardware. O método implementado, chamado de NRVQA-LM, utiliza seis características espaço-temporais extraídas de diferentes vídeos para chegar a um escore de qualidade. São estudadas essas características e planejada a sua implementação de forma otimizada, a fim de aproveitar as vantagens de plataformas de lógica reconfigurável, como as FPGAS. Durante o desenvolvimento foi necessário o estudo de ferramentas não usuais da linguagem VHDL, tais como as aritméticas de ponto fixo e flutuante e a escrita de funções matemáticas. Os resultados mostram alta correlação com os valores das características e dos escores de qualidade em relação ao método em software. A implementação se mostrou custosa em termos de recursos lógicos, especialmente devido à necessidade de se armazenar um quadro de vídeo inteiro, mas eficiente graças à característica de paralelismo das FPGAs, executando cálculos entre 20 e 40 vezes mais rapidamente que em uma linguagem estruturada como o MATLAB. A aritmética ponto fixo mostrou-se vantajosa em relação ao ponto flutuante, principalmente no que tange à frequência de operação.
Palavras-chave: Avaliação Objetiva de Qualidade de Vídeo, Vídeo Digital, Lógica Reconfigurável, FPGA, VHDL.

Implementation of objective video quality metric in reconfigurable logic

Abstract: It is implemented in hardware an objective digital video evaluation method, using the VHDL language. As a computationally expensive process in software, it is investigated its implementation in a hardware platform. The implemented method, named NRVQA-LM, employs six spatio-temporal features extracted from different videos in order to obtain a quality score. These features are studied and the implementation is designed to be developed in an optimized way, in order to explore the benefits of reprogammable logic platforms, such as FPGAs. During the development it was necessary to study non-recurrent tools of the VHDL language, such as fixed- and floating-point arithmetics and the writing of math functions. Results shows high correlation between the calculated scores of the hardware and the original software implementations. The hardware implementation revealed to be highly resource expensive, mainly due the need of storing a whole video frame, but efficient in time, thanks to the parallelism feature of FPGA devices, executing quality score calculations between 20 and 40 times faster than a structured language such as MATLAB. The fixed-point arithmetics revealed to be more efficient than the floating-point, specially regarding operation frequency.
Keywords: Key-words: Objective Video Quality Evaluation, Digital Video, Reconfigurable Logic, FPGA, VHDL.

Lista de publicações:

OLIVEIRA, M.; SILVA, C. C. V.; SILVA, W. B.; JASINSKI, R.; PEDRONI, V. A.; POHL, A. A. P. Extraction of spatio-temporal features based on a hardware approach for a no-reference objective video quality metric. 2016 IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting (BMSB), Nara, 2016, pp. 1-4.

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