I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   41 ,   N o .   1 J a n u a r y   20 2 6 ,   pp .   73 ~ 82   IS S N :   2 502 - 4 7 52 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e cs .v 41 . i 1 . pp 73 - 82             73     Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e cs . i a e s c or e . c om   A n   e n e r g y - e f f i c i e n t   h a r d w a r e   m o d u l e   f o r   e d g e   d e t e c t i o n   u s i n g   X N OR - Po p c o u n t   i n   r e s o u r c e - c o n st r a i n e d   d e v i c e s       V an - K h o P h am ,   Lai   L e   H o   C h i   M i n h   C i t y   U n i v e r s i t y   o f   T e c h n o l o g y   a n d   E n g i n e e r i n g H o   Ch i   M i n h   Ci t y ,   V i e t n a m       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e J ul   15 ,   20 2 5   R e v i s e D e c   12 202 5   A c c e pt e D e c   22 ,   2 02 5       E dg e   de t e c t i o i s   a   f unda m e nt a l   bu i l d i ng   b l o c i m a ny   e m be dd e v i s i o t a s ks ,   i nc l ud i ng   dr o ne   na v i g a t i o n,   I o T   c a m e r a s ,   a nd   w e a r a bl e   de v i c e s .   H o w e v e r ,   t r a d i t i o na l   e dg e   d e t e c t o r s   b a s e o m ul t i pl y a c c um ul a t e   ( M A C )   o pe r a t i o ns   a r e   po o r l y   s ui t e d   t o   t he   t i g ht   po w e r   a nd   a r e a   budg e t s   o f   s uc r e s o ur c e - c o ns t r a i ne ha r dw a r e .   T hi s   w o r k   i nt r o duc e s   a   f u l l y   s y nt he s i z a bl e   P r e w i t t   e dg e   d e t e c t o r   t ha t   r e p l a c e s   M A C   o pe r a t i o ns   w i t 1 - bi t   X N O R P o pc o unt   l o g i c .   I nc o m i ng   8 - bi t   p i xe l s   a n ± ke r ne l   c o e f f i c i e n t s   a r e   bi na r i z e d,   pr o c e s s e by   pa r a l l e l   X N O R   g a t e s ,   a nd  t a l l i e by   a   l i g ht w e i g ht   P o pc o unt   a dd e r   t r e e ,   e l i m i na t i ng   a l l   m ul t i pl i e r s   a nd   D S P   s l i c e s .   P r o t o t y pe o a   X i l i nx   Z y nq - 7020  F P G A ,   t h e   pr o po s e de s i g r e duc e s   l o o kup - t a b l e   us a g e   by   55%   a nd   f l i p - f l o c o unt   by   26% ,   c ut s   dy na m i c   po w e r   by   a bo ut   60% ,   a nd  s up po r t s   c l o c f r e que nc i e s   up  t o   f i v e   t i m e s   h i g he r   t h a n   a   M A C - ba s e d   c o r e .   F r a m e - le v e l   e v a l u a t i o ns   o t h e   M N I S T   a nd   O R L   d a t a s e t s   s ho w   ne a r - l o s s l e s s   e dg e   f i de l i t y ,   w i t h   pe r - i m a g e   d i s s i m i l a r i t y   s c o r e s   be l o w   0 . 08   a nd  t h r o ug hput   g a i ns   a pp r o a c hi ng   f o ur   t i m e s .   T he s e   r e s u l t s   d e m o ns t r a t e   t ha t   ha r dw a r e - a w a r e   b i na r y   a ppr o xi m a t i o ns   c a n   e n a bl e   r e a l - t i m e ,   e ne r gy - e f f i c i e nt   e dg e   de t e c t i o f o r   e m be d de d   A I   s y s t e m s   w i t ho ut   s a c r i f i c i ng   f unc t i o na l   a c c ur a c y .   Ke y w or d s :   A ppr o xi m a t e   c o m put i ng   E dge   de t e c t i o n   L ow - p ow e r   ha r dw a r e   de s i g   M ul t i pl y - a c c um ul a t o r   XNOR - P o pc o un t   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   V a n - K h o a   P ha m   H o   Ch i   M i nh  Ci t y   U n i v e r s i t y   of   T e c hn o l o g y   a n d   E ngi n e e ri ng   H o   Ch i   M i nh  Ci t y V i e t na m   E m a i l :   k h o a pv @ h c m ut e . e du . v n       1.   I N TR O D U C TI O N   E dge   c o m put i n g   e na b l e s   r e a l - t i m e   i m a ge   p r o c e s s i n by   m o vi n c o m put a t i o c l o s e r   t o   da t a   s o ur c e s ,   r e duc i n g   l a t e n c y   a n d   i m p r o v i ng  p ri v a c y .   Co n v o l ut i o na l   o pe r a t i o n s ,   s uc a s   e dge   de t e c t i o n   a n d   f e a t u r e   e xt ra c t i o n,   a r e   c o r e   t o   m a n y   v i s i o n   t a s ks   b ut   a r e   di f f i c ul t   t o   i m p l e m e nt   e ff i c i e n t l y   o r e s o ur c e - c o n s t r a i n e e dge   de v i c e s   due   t o   t h e i hi g h   c o m put a t i o na l   c o s t ,   l i m i t e m e m o r y   b a n dw i dt h,   hi g po w e r   c o n s um pt i o n ,   a nd  l a t e n c y .   O ve r c o m i ng  t h e s e   i s s ue s   i s   e s s e n t i a l   f o r   r e a l - t i m e   A o n   Io T ,   e m b e dde d,   a n m o b i l e   pl a t f o r m s .   T h e   m a i n   b o t t l e n e c i s   t h e   l a r ge   n u m b e r   o f   m ul t i p l y - a c c um ul a t e   o pe r a t i o n s   i c o n v o l ut i o n ,   w h e r e   e a c p i xe l   i s   r e pe a t e dl y   m ul t i pl i e by   f i l t e r   w e i gh t s   a n a c c um ul a t e d .   R e s e a r c h   by   S z e   e t   a l .   [1]  a n R e dm o n   a n F a rha di   [2]  i n di c a t e s   t ha t   m ul t i p l y - a c c um ul a t e   o pe ra t i o n s   a c c o un t   f o r   o v e r   90%   o f   t h e   t o t a l   c o m put a t i o n a l   c o s t   i c o n vo l ut i o n a l   n e u r a l   n e t w o r ( CN N )   b a s e i m a ge   p r o c e s s i ng,   po s i ng   a   s i g n i f i c a n t   c ha l l e n ge   f o r   e dge   de v i c e s   w i t h   l i m i t e p r o c e s s i n c a p a b i l i t i e s .   M o s t   e dge   de v i c e s ,   s uc h   a s   R a s pb e rr y   P i ,   N V ID IA   J e t s o n ,   a nd  m i c r o c o n t r o l l e r s ,   ha v e   l i m i t e o n - c hi m e m o r y ,   r e qui ri n f re que n t   a c c e s s   t o   off - c h i D R A M   t o   s t o r e   i m a ge   da t a   a n d   c o n v o l ut i o ke rn e l s   [3] .   H ow e v e r ,   e x t e rna l   m e m o r y   a c c e s s   i s   e n e r gy - i n t e n s i v e   a nd   i nt r o duc e s   s i g n i f i c a n t   l a t e n c y .   R e s e a r c by   H o r ow i t z   [4]   a nd   J o uppi   e t   a l .   [5]   ha s   s h o w n   t ha t   o f f - c h i m e m o r y   a c c e s s   c a c o n s u m e   up   t o   100   t i m e s   m o r e   e n e rgy   t ha a a r i t hm e t i c   o pe r a t i o n ,   m a k i n g   m e m o r y   b a n dw i dt a   c ri t i c a l   bo t t l e n e c i n   c o n v o l ut i o na l   p r o c e s s i n g .   F u r t h e rm o r e ,   po w e r   e ff i c i e n c y   i s   a   m a j o r   c o n s t ra i nt   i e dge   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   41 ,   N o .   1 J a n u a r y   20 2 6 :   73 - 82   74   c o m put i n g,   p a r t i c ul a rl y   f o r   b a t t e r y - pow e r e de v i c e s .   T r a d i t i o n a l   c o n v o l ut i o n   o pe ra t i o n s ,   w h e n   e xe c ut e o n   c e n t r a l   p r o c e s s i n g   u n i t s   (CP U s ),   g ra p hi c s   p r o c e s s i n u ni t s   (G P U s ),   o r   F i e l d - p r o gra m m a b l e   g a t e   a rr a y s   (F P G A s ),   de m a nd  s ub s t a n t i a l   e n e rgy .   S t udi e s   by   Ch e n   e t   a l .   [ 6]  a n H a n   e t   al .   [7]   de m o n s t r a t e   t ha t   de e p   l e a rn i ng  w o r kl o a ds   o n   e m b e dde G P U s   c o n s um e   e xc e s s i ve   pow e r ,   l i m i t i n g   t h e i r   us a b i l i t y   i r e a l - t i m e   e dge   A a pp l i c a t i o n s .   M a n y   e dge   a ppl i c a t i o n s ,   s uc a s   a ut o n o m o us   d r i v i n g ,   r o b o t i c s ,   a n d   v i de o   s ur v e i l l a n c e ,   r e qui r e   l o w - l a t e n c y   pr o c e s s i n g.   Co n v e nt i o na l   c o n v o l ut i o n   m e t h o ds   i nt r o duc e   l a t e n c y   due   t o   s e que n t i a l   M A C   c o m put a t i o n s   a nd  m e m o r y   t r a n s f e r   o v e r h e a d .   R e s e a r c h   by   G h o l a m i   e t   al .   [8]   a n d   H ow a r d   e t   al .   [ 9]  h i g h l i g h t s   t h a t   e v e n   o pt i m i z e CN N   m o de l s   c a n   e x h i b i t   s i g ni f i c a nt   i n f e r e n c e   l a t e n c y ,   r e nde ri n t h e m   u n s ui t a b l e   f o r   c e r t a i n   r e a l - t i m e   e dge   A a pp l i c a t i o n s .   T o   m i t i g a t e   t h e s e   c h a l l e n ge s ,   r e s e a r c h e r s   a r e   e xpl o ri n g   h a r dw a r e - f r i e ndl y   a l t e rn a t i v e s ,   s uc h   a s   b i n a ri z e d   c o n v o l ut i o n   us i n g   X N O R - P o pc o un t   o pe ra t i o n s .   I n s t e a o f   pe r f o r m i n c o m put a t i o n a l l y   e xpe n s i v e   m ul t i pl i c a t i o n s ,   X N O R - b a s e c o n vo l ut i o n   e m pl oy s   b i t w i s e   l o gi c   o pe r a t i o n s   fo l l ow e by   p o pul a t i o c o unt i n g   ( P o pc o un t )   t o   a c c um ul a t e   r e s ul t s   e f f i c i e n t l y .   S t udi e s   b y   R a s t e ga r i   e t   al .   [10],   Co u r b a r i a ux   e t   a l .   [1 1],   a n d   o t h e r s   [12 ] - [ 1 5]   r e po r t   t ha t   X N O R - N e t   c a a c hi e v e   up  t o   58   t i m e s   f a s t e r   c o n vo l ut i o w h i l e   s i g ni f i c a nt l y   r e duc i n g   po w e r   c o n s um pt i o n.   T h i s   s t udy   a da pt s   t h e   X N O R - P o p c o un t   pa ra di gm   t o   t h e   P r e w i t t   e dge   de t e c t o r   a nd  p r o po s e s   a   de di c a t e h a rdw a r e   a r c h i t e c t u r e   f o r   r e a l - t i m e   e dge   de t e c t i o n .   In s t e a o f   c o n v e n t i o na l   a ri t hm e t i c   c o n v o l ut i o n ,   t h e   de s i g b i n a ri z e s   i n pu t   pi xe l s   a nd  a pp l i e s   X N O R   a n d   P o pc o un t   o pe ra t i o n s   t o   i m p r o v e   e ff i c i e n c y .   Bo t t h e   XNOR Po pc o un t - b a s e a nd  a   t r a di t i o na l   M A C - b a s e P r e w i t t   de t e c t o r   a r e   i m p l e m e n t e i h a rdw a r e   a n d   c o m pa r e d   i t e rm s   o f   a c c ura c y ,   r e s o ur c e   us a ge ,   po w e r ,   a nd  s pe e d.   T h e   c o n t ri b ut i o n s   i n c l ude :   (i )   a   m u l t i pl i e r - l e s s   e dge   de t e c t o us i n g   1 - b i t   pi xe l   a n d   ke rn e l   r e p r e s e nt a t i o n s ;   (i i a   f un c t i o na l   a nd   w a v e fo r m - l e v e l   c o m pa ri s o n   s h o w i n g   c l o s e   a g r e e m e nt   w i t h   t h e   M A C   b a s e l i n e ;   a n d   (i i i )   a F P G A   i m p l e m e nt a t i o n   t h a t   s i g n i f i c a n t l y   r e duc e s   L U T s ,   F F s ,   a n D S P s   w h i l e   l o w e r i n g   dy n a m i c   po w e r   a n d   i n c r e a s i n g   t hr o ug h pu t .   Q ua l i t a t i v e   e dge   m a ps   a nd  qu a n t i t a t i v e   di s s i m i l a ri t y   m e t ri c s   i n di c a t e   t h a t ,   de s pi t e   i t s   s i m pl i f i e c o m put a t i o n ,   t h e   p r o po s e d   de s i g p r e s e r v e s   ke y   e dge   i n f o r m a t i o w i t m i n o a c c ura c y   l o s s ,   s uppo r t i n g   i t s   s ui t a b i l i t y   fo r   pra c t i c a l   i m a ge - p r o c e s s i n a ppl i c a t i o n s .       2.   P R O P O S ED   M ETH O D   In  c o n v e n t i o n a l   CN N s ,   e dge   i n f o r m a t i o n   i s   e xt r a c t e b y   s l i di n g   a   s m a l l   ke rn e l   ( t y pi c a l l y   o 5)  a c r o s s   t h e   i m a ge   a nd  m ul t i pl y i n g   e a c h   pi xe l   i n   t h e   re c e pt i ve   f i e l by   i t s   c o r r e s po n d i n w e i g h t ,   t h e s um m i n g   t h e   pa rt i a l   p r o duc t s   t o   f o r m   a o ut pu t   f e a t u r e   v a l ue   [16] ,   [17] .   F i gu r e   1   i l l us t r a t e s   t hi s   o pe ra t i o f o r   c o m m o n   v i s i o t a s ks   s uc h   a s   h a ndw r i t t e n - di gi t   r e c o gni t i o o M N IS T   [18]   a n d   f a c e   r e c o gn i t i o o O R L   [19].   A l t h o ug h   e f fe c t i v e   o n   pow e r - hu n g r y   G P U s ,   t hi s   M A C - s t y l e   c o n v o l ut i o n   i s   b u r de n s o m e   o n   e dge   pl a t f o r m s   w h e r e   po w e r   b udge t s   a r e   o f t e n   o nl y   a   f e w   m i l l i w a t t s   [ 20] .   O s uc h   r e s o ur c e - c o n s t r a i n e ha r dw a r e ,   c o n v e n t i o n a l   c o n v o l ut i o n - b a s e e dge   de t e c t i o n   s uff e r s   f r om   t hr e e   ke y   bo t t l e n e c ks :   (i hi g h   c o m put a t i o na l   l o a d,   a s   e a c o ut pu t   pi xe l   r e qu i r e s   m u l t i p l e   f i xe d - po i n t   M A o pe ra t i o n s ;   ( i i )   s ub s t a nt i a l   m e m o r y   b a n dw i dt h,   due   t o   r e pe a t e a c c e s s   t o   ov e r l a pp i n p i xe l   w i n do w s ;   a n ( i i i )   e l e v a t e e n e rgy   c o n s um pt i o n   f r o m   i n t e n s i v e   s w i t c h i n g   i m ul t i p l i e r   t r e e s   a n d   D S P   b l o c ks .   T h e s e   f a c t o r s   l o w e r   f r a m e   ra t e s ,   r a i s e   t h e rm a l   s t r e s s ,   a nd  s h o rt e b a t t e r y   l i f e - pa rt i c ul a r l y   pr o b l e m a t i c   i r e a l - t i m e   e dge - c o m put i n g   a pp l i c a t i o n s .           F i gu r e   1 .   D a t a   t r a n s f e r   b o t t l e n e c b e t w e e n   m e m o r y   a n d   c o n v o l ut i o c o r e       T o   a dd r e s s   t h e s e   l i m i t a t i o n s ,   t h i s   s t udy   a do pt s   a X N O R - P o pc o un t - b a s e e dge   de t e c t i o n   a pp r o a c h ,   i n   w h i c h   b o t i n pu t   pi xe l s   a nd  ke rn e l   w e i ght s   a r e   b i na r i z e t o   1 - b i t   v a l ue s .   Co n v o l ut i o i s   r e pl a c e by   b i t w i s e   X N O R   o pe r a t i o n s   f o l l ow e by   a   P o pc o un t ,   e l i m i n a t i n m ul t i p l i e r s   a n d   us i n g   o n l y   s i m pl e   l o gi c   a nd  a dde t r e e s .   T hi s   g r e a t l y   r e duc e s   l o gi c   ut i l i z a t i o n,   c ri t i c a l - p a t h   de l a y ,   m e m o r y   foo t pr i nt ,   a n dy n a m i c   po w e r ,   w h i l e   f r e e i n D S P   r e s o ur c e s   f o r   o t h e t a s ks .   A s   a   r e s ul t ,   t h e   X N O R - P o pc o un t   t e c hn i q ue   i s   w e l l   s ui t e t o   l o w - pow e r ,   r e s o ur c e - c o n s t ra i n e d   e dge   de v i c e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       A e ne r g y - e f f i c i e n t   har dw ar e   m odul e   f or   e dge   d e t e c t i on   us i n X NO R - P op c ount   …  ( V an - Khoa  P ham )   75   2. 1 .     B i n a r i z ati o n   p r o c e s s   In   t h e   f i r s t   s t a ge ,   e a c h   8 - b i t   p i xe l   i n   t h e   3 × w i n do w   i s   b i n a r i z e us i n a   p r o g r a m m a b l e   t hr e s h o l d   (t y pi c a l l y   128):   p i xe l s   w i t i nt e n s i t y   ≥  t hr e s h o l d   m a p   t o   1,   o t h e r s   t o   0,   p r e s e r v i n g   c o nt r a s t   w hi l e   r e duc i n g   s w i t c h i n a c t i v i t y .   F i gu r e   c o n t ra s t s   t hi s   w i t h   a   t ra d i t i o na l   P r e w i t t   i m p l e m e n t a t i o n ,   w h e r e   e a c h   ke rn e l   s a m pl e   i s   m ul t i p l i e d   by   i t s   + 1/ 1   c o e ff i c i e n t   a n d   a c c um ul a t e t o   f o r m   2   a nd  2 ,   a   M A C - h e a vy   pr o c e s s   i n   bo t h   a r e a   a nd  e n e r gy .   I n   t h e   p r o po s e m e t h o d,   t h e   b i na r i z e w i n do w   i s   i n s t e a d   c o m pa r e w i t a   b i na r y - e n c o de P r e w i t t   ke rn e l   us i ng  pa ra l l e l   X N O R   ga t e s ,   a n d   a   s ub s e que n t   P o pc o un t   s i m pl y   t a l l i e s   t h e   o n e s   t o   ob t a i n   a   v a l ue   p r o po rt i o na l   t o   t h e   g ra di e n t w i t h o ut   a n y   m u l t i pl i e r s .   T hus ,   c o n v o l ut i o i s   r e pl a c e b y   l i g ht w e i gh t   b i t w i s e   l o gi c   a n d   a   s m a l l   a dde r   t r e e ,   y i e l di n g   a   m uc m o r e   e ff i c i e n t   s o l ut i o n   f o r   r e a l - t i m e   e dge   de t e c t i o n   o r e s o ur c e - c o n s t ra i n e de v i c e s .           F i gu r e   2 .   Co n c e pt ua l   o v e r v i e w   of   t h e   X N O R - P o pc o un t   r e f o rm ul a t i o n   o f   t h e   P r e w i t t   e dge   de t e c t o r       2. 2 .     X N O R   l o gi c   fo r   b i n ar y   P r e w i tt   c o n vo l u ti o n   T h e   b i n a ri z e d   3 × 3   w i n do w   i s   c o n v o l v e w i t h   b i na r y   h o ri z o n t a l   a n d   v e rt i c a l   P r e w i t t   ke rn e l s   (G x,   G y ),   w h e r e   + a n d   1   a r e   e n c o de a s   1   a n d   0.   E a c h   p i xe l ke rn e l   p a i go e s   t hr o ug a X N O R   ga t e ,   a n d   l o gi c   ‘1’  i n d i c a t e s   a   c o n t ri b ut i ng  m a t c h ,   r e pl a c i ng  s i g n e m ul t i pl i c a t i o n s   w i t h   s i m p l e   b i t w i s e   o pe r a t i o n s .   F o c o m pa ri s o n ,   F i gu r e   3   s h o w s   t h e   c o n v e n t i o n a l   M A C   c o r e :   t he   72 - b i t   b us   i_pixel_data   [ 7 1: 0]   f e e ds   t w m ul t i p l i e r   a rr a y s   t ha t   c o m put e   G x   a nd  G y   us i n s i g n e P r e w i t t   ke rn e l s .   T h e i r   p a r t i a l   p r o duc t s   p a s s   t hr o ug a dde t r e e s   t o   f o r m   1 1 - b i t   s u m s   ( sumData_Gx,  sumDa ta_Gy ),   w hi c a r e   s q ua r e d,   a dde t o   o b t a i n   t h e   gra di e nt   m a g ni t ude ,   a n d   t h e c o m pa r e d   t o   a   p r o g r a m m a b l e   8 - b i t   t hr e s h o l d   t o   ge n e ra t e   o_mac_data[7:0]   w i t o_data_valid   a n d   o_intr .   A l t h o ugh  f ul l y   pi pe l i n e d   t o   p r o c e s s   o n e   w i n do w   pe c l o c k,   t h i s   M A C   c o r e   r e l i e s   o n   t w o   D S P   m ul t i pl i e r s   a n d   a   l a r ge L U T / F F   fo o t pri n t   t ha t h e   X N O R P o pc o un t   a l t e rn a t i v e .           F i gu r e   3 .   A   c o n v e n t i o n a l   M A C - b a s e c o r e   s e r v e s   a s   t h e   r e f e r e n c e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   t h e   e dge   de t e c t o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   41 ,   N o .   1 J a n u a r y   20 2 6 :   73 - 82   76   In  t h e   p r o po s e a r c h i t e c t u r e ,   c o n v e n t i o na l   M A C - b a s e c o n v o l ut i o n   i s   r e pl a c e by   a n   X N O R P o pc o un t   s c h e m e .   F i r s t ,   e a c h   8 - b i t   g ra y s c a l e   pi xe l   i s   b i na r i z e us i ng  a   f i xe t hr e s h o l d ,   p r e s e r v i n g   t h e   c o n t ra s t   n e e de f o r   e dge   de t e c t i o n   i 1 - b i t   f o r m .   T h e   P r e w i t t   ke rn e l s   a r e   l i ke w i s e   e n c o de a s   b i na r y   m a s ks ,   m a pp i n g   + 1     1   a n d   1     0,   s o   t h e   o ri gi na l   + 1/ 1   pa t t e rn  b e c o m e s   a   1/ 0   p a t t e rn.   W i t b o t t h e   3   i m a ge   w i n do w   a nd   ke rn e l   i b i na r y   fo r m ,   c o n v o l ut i o i s   i m pl e m e nt e w i t l o gi c   g a t e s :   e a c pi xe l   b i t   i s   c o m pa r e t o   i t s   c o rr e s po n di n g   ke rn e l   b i t   us i n g   a X N O R   ga t e ,   w hi c h   o ut put s   1   f o r   m a t c h e s   a n d   0   f o r   m i s m a t c h e s .   F o t h e   h o ri z o n t a l   ke rn e l   K x ,   a   m a t c c o rr e s po n ds   e i t h e r   t o   a   b r i ght   pi xe l   u n de a   + w e i ght   o a   da rk  pi xe l   u n de w e i ght ,   b o t h   c o n t r i b ut i n po s i t i v e l y   t o   t h e   e dge   r e s po n s e ,   w h i l e   m i s m a t c h e s   r e pr e s e nt   n e ga t i v e l y   w e i ght e c o n t ri b ut i o n s .     2. 3 .     P o p c ou n t   tr e e   an d   g r ad i e n m agn i tu d e   T h e   X N O R   o ut put s   a r e   f e i n t o   a   P o pc o un t   a dde t r e e   t ha t   c o un t s   t h e   n u m b e r   o f   m a t c h e s   i e a c h   n e i g h b o r h o o d.   T h e   r e s ul t i ng  c o unt s   f o r   G a n d   G y   a re   t h e s qua r e d   a n d   s um m e t o   a pp r o xi m a t e   t h e   gra di e nt   m a g n i t ude .   B e c a us e   t h e   m a xi m u m   v a l ue   o f   t h i s   s u m   i s   162 ,   a 8 - b i t   d a t a   pa t i s   s uf f i c i e n t ,   w h i c h   f ur t h e r   r e duc e s   l o gi c   a n d   po w e r .   T h e   X N O R - P o pc o un t   m e t h o do l o g y   i s   b ui l t   o t h e   p ri n c i p l e   o f   c o m put i n e dge   r e s po n s e s   us i ng   o n l y   b i t w i s e   o pe r a t i o n s   a n d   l i g ht w e i ght   c o unt i n g   l o gi c ,   e f f e c t i v e l y   e l i m i n a t i n g   t h e   n e e fo r   m ul t i p l i e r s .   T o   i m p l e m e nt   t h i s   a p p r o a c h,   a   de di c a t e ha r dw a r e   m o dul e ,   t e r m e d   XNOR_POPCNT ,   w a s   de ve l o pe t o   pe r f o r m   h o r i z o n t a l   a n d   v e r t i c a l   e dge   de t e c t i o n   us i n g   t h e   X N O R - P o pc o un t   a l go ri t hm .   T h e   m o dul e   a c c e pt s   t hr e e   i n p ut   s i g na l s   a nd   p r o duc e s   t w o   o ut put s .   T h e   i_clk   i n put   s e r v e s   a s   t h e   s y s t e m   c l o c k,   w h i l e   t h e   i_pixel_data[71:0]   b us   de l i v e r s   a   7 2 - b i t   da t a   w i n do w   c o r r e s po n di ng   t o   a   n e i g h b o urh o o o f   gra y s c a l e   pi xe l s   (8 - b i t   v a l ue s ) .   T h e   i_pixel_data_valid   s i g na l   i n d i c a t e s   t h e   pr e s e n c e   o f   v a l i d   i n p ut   da t a   a n d   i ni t i a t e s   p r o c e s s i n g.   U po n   c o m pl e t i o n ,   t h e   r e s ul t i n g   8 - b i t   e dge   r e s po n s e   i s   o ut put   v i a   o_xnor_pop_data[7:0] ,   w i t h   t h e   o_xnor_pop_data_valid   s i g n a l   a s s e r t e t o   i ndi c a t e   t h e   a v a i l a b i l i t y   of   v a l i o ut put   d a t a .   F i gu r e   s h o w s   t h e   i nt e rna l   m i c r o - a r c h i t e c t u r e   o f   a   s i ngl e   p r o c e s s i n e l e m e n t   (P E i n   t h e   X N O R _P O P CN T   m o dul e ,   i m pl e m e n t e a s   a   f i v e - s t a ge   pi pe l i n e .   F i r s t ,   i t h e   B i n a ri z a t i o S t a ge ,   e a c 8 - b i t   p i xe l   i s   c o m pa r e d   w i t a   p r o gra m m a b l e   t hre s h o l t o   p r o duc e   a   1 - b i t   v a l ue ,   c o m p r e s s i n g   t h e   w i n do w   f r o m   72   t o   9   b i t s   a nd  r e duc i ng  do w n s t r e a m   s w i t c h i n g .   I n   t h e   X N O R   S t a ge ,   t w o   9 - b i t   m a s ks   e n c o de   t h e   h o ri z o n t a l   (G x)  a nd  v e r t i c a l   (G y P r e w i t t   ke rn e l s   a n a r e   a p pl i e t o   t h e   b i n a ri z e w i n do w   v i a   n i n e   X N O R   ga t e s ,   r e m o v i n g   t h e   n e e f o r   m u l t i pl i e r s   o r   D S P s .   T h e   p o pul a t i o n   c o unt   s t a ge   t h e n   us e s   a   s m a l l   a dde r   t r e e   (de pt l o g₂ 9   =   4 p l us   a   r i p pl e - c a rr y   a dde r   t o   ge n e r a t e   t w o   5 - b i t   v a l ue s   fo r   | G x|   a n d   | G y | .   In  t h e   S qu a r e A c c um ul a t e   S t a ge ,   t h e s e   g ra d i e nt s   a r e   s qua r e d   a n d   s u m m e d;   b e c a us e   t h e   m a x i m u m   s u m   i s   162 ,   a 8 - b i t   da t a pa t i s   s uf f i c i e n t   a n d   h e l ps   l o w e r   dy n a m i c   po w e r .   F i na l l y ,   t h e   t hr e s h o l d   c o m pa r i s o s t a ge   c o m pa r e s   t hi s   m a g ni t u de   t o   a   c o n f i gu r a b l e   t hr e s h o l d,   a s s e r t i ng   o _ x n o r _ p o p _ d a t a _ v a l i d   a nd   d r i v i n g   t h e   8 - b i t   e dge   o ut put   o o_xnor_pop_data   w h e v a l i d .   Cl o c a n d   po w e r   g a t i n a t   b o t h   P E   a n r e g i s t e r   l e v e l s   di s a b l e   l o gi c   w h e n e v e r   i_pixel_data_valid   i s   l o w ,   f ur t h e r   i m p r o v i n e f f i c i e n c y   fo r   r e a l - t i m e   e dge   de t e c t i o n   i n   r e s o ur c e - c o n s t ra i n e d   e m b e dde v i s i o n   s y s t e m s .           F i gu r e   4 .   S y s t e m - l e ve l   b l o c di a g r a m   o f   t h e   p r o po s e X N O R P o pc o un t   (X N O R _P O P CN T c o r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       A e ne r g y - e f f i c i e n t   har dw ar e   m odul e   f or   e dge   d e t e c t i on   us i n X NO R - P op c ount   …  ( V an - Khoa  P ham )   77   3.   EN ER G Y - EF F I C I EN H A R D WA R E   M O D U LE   F O R   E D G D E TEC TI O N   T h e   X N O R - P o pc o un t   c o r e   i s   i nt e g r a t e d   i nt o   a   t o p - l e v e l   a r c hi t e c t u r e   w i t h   l i n e   b uff e r s ,   w i n do w   ge n e ra t i o n,   a nd   o ut put   b uf fe r i n g ,   f o r m i ng   a   s t r e a m i n g   p i pe l i n e   c a pa b l e   o f   pr o c e s s i n g   o n e   pi xe l / c l o c i r e a l   ti m e .   F i g u r e   s h o w s   t h e   t o p - l e v e l   e n t i t y ,   Im a ge _P r o c e s s i n g _T o p ,   w hi c c o o r di n a t e s   a l l   d a t a pa t a n d   c o n t r o l   f un c t i o n s   i n   t h e   e dge - de t e c t i o n   pi pe l i n e .   I t hi s   f i gu r e ,   8 - b i t   pi xe l s   i_data[7:0]   w i t h   t h e   ha n ds h a ke   s i g n a l   i_data_valid   a r e   f i r s t   r e c e i v e by   t h e   Im a ge _C o n t r o l   b l o c k,   w h o s e   l i n e   b uff e r s   ge n e ra t e   a   w i n do w   o n   i_pixel_data[71:0]   a n a s s e rt   i _ p i x e l _ d a t a _ v a l i d   w h e n   t h e   w i n do w   i s   r e a dy .   T hi s   w i n do w   i s   t h e n   f e t o   t h e   c o n f i gu ra b l e   XNOR P o pc o un t / M A C   c o r e ,   w h i c h   c a o pe r a t e   e i t h e r   a s   t h e   pr o po s e b i n a r y   X N OR P o pc o un t   e n gi n e   o r   a s   a   c o n v e n t i o na l   M A C - b a s e P r e w i t t   f i l t e r.   T h e   c o r e   o ut pu t s   a 8 - b i t   e dge   v a l ue   o n   o_xnor_pop_data[7:0]   t o ge t h e r   w i t h   o_xnor_pop_data_valid ,   w h i c h   a r e   pa s s e t o   t h e   O u t put _B uf f e r   F IF O .   T h e   b uff e r   dri v e s   t h e   e xt e rna l   b us   o_data[7:0] a s s e r t s   o_data_ready   w h e v a l i d   d a t a   a r e   a v a i l a b l e ,   a n d   s i g na l s   e v e n t s   s uc a s   u nde r f l o w   o r   f ra m e   b o un da ri e s   v i a   o_intr .   A   b a c kp r e s s ur e   s i g na l   i_data_ready ,   de r i v e f r o m   b uffe r   s t a t us   a nd  c o r e   a c t i v i t y ,   e n s u r e s   l o s s l e s s   s t r e a m i n g .   A l l   m o dul e s   s h a r e   t h e   s y s t e m   c l o c i_clk   a nd  a c t i v e - l o w   r e s e t   i_reset_n ,   a n d   us e   r e a dy / v a l i s t r o b e s   o n   b o t h   i n pu t   a n d   o ut put   s i de s   f o r   A X I - s t y l e   h a nds h a k i n g .           F i gu r e   5 .   T o p - l e v e l   a r c hi t e c t u r e   o f   t h e   p r o po s e e dge - de t e c t i o n   m o dul e ,   s h o w i n g   t h e   i n t e g ra t i o n   o f   t h e   XNOR P o pc o un t / M A C   c o r e   w i t h   i m a ge   c o n t r o l   l o gi c   a nd  o ut put   b uf fe r i n g       F i gu r e   c o m pa r e s   t h e   t i m i n g   w a v e fo r m s   o f   t h e   p r o po s e d   X N O R - P o p c o un t   c o r e   a n d   t h e   M A C - b a s e r e f e r e n c e   w h e n   t h e y   a r e   d r i v e by   t h e   s a m e   i m a ge   s t r e a m .   T h e   t r a c e s   s h o w   t h e   c l o c k,   i nput   da t a   a n i t s   v a l i s i g na l ,   t h e   i n t e rr up t / ha n ds ha ke   s i g na l ,   a n t h e   b i n a r y   e dge   o ut put s ,   a l l o w i n us   t o   v e r i fy   bo t h   f un c t i o na l   e qui v a l e n c e   a nd  di f f e r e n c e s   i l a t e n c y   a n d   t hr o ug h p ut .   I n   F i gu r e   6( a ),   t h e   w a v e fo r m s   c o rr e s po n t o   t h e   XNOR - P o pc o un t   de s i g n .   T h e   hi g hl i g ht e r e g i o n s   s h o w   t ha t   t h e   i nput - v a l i d ,   i nt e rr u pt ,   a n d   o ut pu t - v a l i s i g n a l s   f o l l ow   a   c o m pa c t ,   r e gu l a ha n ds ha ke :   e a c b ur s t   of   i n put   p i xe l s   i s   p r o c e s s e w i t h   s h o rt   i nt e rna l   l a t e n c y ,   a n d   t h e   c o rr e s po n di n g   e dge   o ut put s   a r e   p r o duc e i t i g ht l y   pa c ke b ur s t s   a t   250  M H z ,   w i t n o   i dl e   c y c l e s   be t w e e n   w i n do w s .     In   F i gu r e   6(b ),   t h e   w a v e fo r m s   c o rr e s po n t o   t h e   M A C - b a s e de s i gn  u n de r   t h e   s a m e   s t i m u l us .   A l t h o ug h   t h e   ha n ds ha ke   s e que n c e   i s   l o gi c a l l y   i de n t i c a l ,   t h e   de e pe r   p i pe l i n e   c a us e s   l o nge r   i _d a t a _v a l i a c t i v i t y   dur i n l i n e - b uf fe r   f i l l i ng  a nd  v i s i b l e   ga ps   i n   o _da t a _v a l i a s   t h e   F IF O   d ra i n s .   T h e s e   e xt e n de a n i dl e   r e gi o n s   i l l us t ra t e   t h e   hi g h e r   l a t e n c y   a n d   l o w e r   e ffe c t i v e   t hr o ug h put   o f   t h e   M A i m pl e m e n t a t i o c o m pa r e w i t t h e   X N O R P o p c o un t   c o r e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   41 ,   N o .   1 J a n u a r y   20 2 6 :   73 - 82   78     (a )       (b )     F i gu r e   6 .   O pe r a t i o n a l   w a v e fo r m s   c o m pa r i n g   ( a t h e   X N O R - P o pc o un t   a n d   (b t h e   M A C - b a s e m o dul e       4.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   In  t hi s   s t udy ,   t h e   e dge - de t e c t i o n   qu a l i t y   of   t h e   p r o po s e X N O R - P o pc o un t   ha r dw a r e   w a s   c o m pa r e a ga i n s t   a   s o f t w a r e   P r e w i t t   o pe r a t o r   a n a   M A C - b a s e h a r dw a r e   i m pl e m e n t a t i o n.   F i gu r e   i l l us t ra t e s   t h i s   c o m pa ri s o n :   ( a )   s o f t w a r e   f ul l - p r e c i s i o P r e w i t t ,   (b )   M A C - b a s e F P G A   P r e w i t t ,   a n d   (c )   t h e   X N O R - P o pc o un t   m o dul e .   V i s ua l l y ,   t h e   X N O R - P o pc o un t   e dge   m a p   i s   a l m o s t   i n d i s t i ngui s ha b l e   f r o m   t h e   s o f t w a r e   r e s ul t ,   c o r r e c t l y   c a pt ur i ng  a l l   p r o m i n e n t   e dge s .   M i n o r   d i f f e r e n c e s   a r e   l i m i t e t o   v e r y   w e a o r   n o i s y   e dge s ,   w h i c m a y   a ppe a s l i g ht l y   t hi nn e r   o r   b e   s uppr e s s e by   t h e   b i n a r y   a ppr o xi m a t i o n ,   b ut   n o   m a j o r   e dge s   a r e   l o s t   a nd  n o   ob v i o us   f a l s e   e dge s   a ppe a r .   T h e   M A C - b a s e o ut put   m a t c he s   t h e   s o f t w a r e   r e s ul t ,   a s   e xpe c t e d.   F o M N IS T   di gi t s ,   t h e   X N O R - P o pc o un t   c o r e   r e p r o duc e s   c l e a n,   m o s t l y   o n e - pi xe l - w i de   c o n t o u r s ,   w h i l e   t h e   M A C   de s i g n   t e n ds   t o   y i e l s l i g ht l y   t h i c ke s t r o ke s .   O O R L   f a c e s ,   t h e   X N O R - P o pc o un t   c o r e   p r e s e r v e s   f a c i a l   b o un da ri e s   a n d   ke y   f e a t ur e s   m o r e   c o n s i s t e n t l y ,   w h e r e a s   t h e   M A C   v a r i a n t   o c c a s i o n a l l y   i n t r o duc e s   s m a l l   g a ps   a n d   s puri o us   e dge s ,   e s pe c i a l l y   n e a h a i r l i n e s .           F i gu r e   7 .   E dge   i m a ge s   p r o duc e by   t h e   P r e w i t t   f i l t e (a i n   s o f t w a r e   us i n g   f ul l - p r e c i s i o c o n v o l ut i o n ,     (b i n   F P G A   ha r dw a r e   us i ng  M A C   o pe r a t i o n s ,   a n d   (c i n   a   h a r dw a r e   m o dul e   b a s e o n   X N O R - P o pc o un t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       A e ne r g y - e f f i c i e n t   har dw ar e   m odul e   f or   e dge   d e t e c t i on   us i n X NO R - P op c ount   …  ( V an - Khoa  P ham )   79   T a b l e   s h o w s   t h a t   t h e   X N O R P o pc o un t   e dge   de t e c t o r   i s   s i gni f i c a n t l y   m o r e   r e s o ur c e - e f f i c i e n t   t h a t h e   M A C - b a s e P r e w i t t   de s i g n   o n   t h e   t a r ge t   F P G A .   T h e   M A c o r e   us e s   379  L U T s ,   166  f l i p - f l o ps ,   a n d   t w D S P   s l i c e s ,   w h e r e a s   t h e   X N O R P o p c o un t   v e r s i o n   n e e ds   o n l y   172  L U T s   a n 123  f l i p - f l o ps   a n d   us e s   n o   D S P s .   T hi s   c o rr e s po n ds   t o   a b o ut   55 f e w e r   L U T s   a nd  26%   f e w e r   F F s ,   p l us   c o m pl e t e   r e m o v a l   o f   m ul t i pl i e r e s o ur c e s .   T h e s e   ga i n s   a ri s e   f r o m   r e pl a c i ng  m u l t i - b i t   M A C   o pe r a t i o n s   w i t X N O R   ga t e s ,   s i m pl e   s h i f t s ,   a n d   t w o s - c o m pl e m e nt   s ub t ra c t i o o na rr o w   da t a   pa t h s .   F r e e i ng  D S P   s l i c e s   a n d   r e duc i n g   l o gi c   n o t   o nl y   l ow e r s   pow e r   b ut   a l s o   s h o r t e n s   c r i t i c a l   p a t h s ,   e n a b l i ng  hi g h e r   c l o c f r e que n c i e s   o r   a dd i t i o n a l   o n - c h i p   f un c t i o n a l i t y .       T a b l e   1 .   H a rdw a r e   r e s o u r c e   u t i l i z a t i o o f   X N O R P o pc o unt   a nd   M A C - b a s e d   i m p l e m e n t a t i o n s   H a rd w a re   r e s o u rc e s   L U T   F l i p - F l o p   D S P   M A C   3 7 9   1 6 6   2   X N O R - P o p   1 7 2   1 2 3   0           (a )   (b )       F i gu r e   8.   Im pl e m e nt a t i o r e s ul t s   f o e dge - de t e c t i o c o r e s   ( a )   dy n a m i c   po w e v e r s us   c l o c k   f r e que n c y   a n d   (b )   pe r - f ra m e   l a t e n c y   f o r   a i npu t   i m a ge       F i gu r e   8   s u m m a r i z e s   t h e   i m p l e m e n t a t i o r e s ul t s   f o r   t h e   t w o   a r c h i t e c t ur e s .   I F i gu r e   8(a ),   t h e   d y n a m i c   po w e r   c o n s um p t i o o f   bo t h   de s i g n s   i s   pl o t t e v e r s us   c l o c f r e que n c y ,   s h o w i n g   t ha t   t h e   X N O R - P o pc o un t   c o r e   c o n s i s t e nt l y   dr a w s   m uc h   l e s s   po w e r - a b o ut   60 l e s s   a t   t h e   e v a l ua t e o pe ra t i n po i nt s - b e c a us e   m ul t i p l i e a rra y s   a r e   r e pl a c e by   X N O R   ga t e s   a nd   a   P o pc ount   t r e e ,   g r e a t l y   r e duc i ng   s w i t c h i ng   a c t i v i t y   a n d   c a pa c i t i v e   l o a d .   F i gu r e   8(b r e po rt s   t h e   pe r - f ra m e   p r o c e s s i n l a t e n c y   fo r   a   28 × 28   i m a ge ;   h e r e ,   t h e   X N O R P o pc o un t   de s i g a c h i e v e s   l o w e r   l a t e n c y   a n d   s c a l e s   m o r e   f a v o r a b l y   w i t h   f r e que n c y   t h a n ks   t o   i t s   s h a l l o w e r   da t a pa t a n d   s h o rt e c r i t i c a l   p a t h,   e na b l i n g   o pe ra t i o n   a t   up   t o   ~   t h e   m a xi m u m   c l o c o f   t h e   M A C - b a s e c o r e .   I n   p r a c t i c e ,   t h e   X N O R - P o p c o un t   e n gi n e   c a e i t h e p ro c e s s   m a n y   m o r e   pi x e l s   pe s e c o n o m a i nt a i t h e   s a m e   f r a m e   ra t e   a s   t h e   M A C   de s i g n   w hi l e   ru nn i ng  a t   a   l o w e r   c l o c k.   T h e   p r o po s e X N O R - P o pc o un t   a r c h i t e c t ur e   s uc c e s s f ul l y   o pt i m i z e s   h a rdw a r e   e ff i c i e n c y   a t   t h e   e xpe n s e   o f   o n l y   a   m i n o r ,   c o nt r o l l e a pp r o xi m a t i o i e dge - de t e c t i o f i de l i t y .   T hi s   de s i g a c hi e v e s   s ub s t a n t i a l   h a rdw a r e   s a v i n gs ,   e l i m i na t i n g   D S P   m u l t i pl i e r s   a n d   r e duc i n g   L U T   ut i l i z a t i o by   a pp r o xi m a t e l y   50%  c o m pa r e d   t o   t h e   t r a d i t i o na l   M A C - b a s e P r e w i t t   f i l t e r.   A n a l y s i s   o n   t h e   M N IS T   d a t a s e t   i n   F i gu r e   9(a )   c o n f i r m s   t h e   e f fe c t i ve n e s s   o f   t hi s   t ra de - o ff ,   s h o w i n g   t h a t   t h e   X N O R - P o p c o un t   e dge   m a ps   m a i nt a i c l o s e   f i de l i t y ,   w i t pe r - di g i t   di s s i m i l a r i t y   t i ght l y   c l us t e r e a r o u nd  t w o .   F ur t h e rm o r e ,   t h e   X N O R - P o p c o un t   c o r e   a c hi e v e s   a   s l i g ht l y   h i g h e a v e r a ge   n o r m a l i z e a c c ura c y   (~ 0 . 93)   t ha n   t h e   M A C   de s i g (~   0 . 896) ,   i n d i c a t i ng  t h a t   ke y   e dge   s t r uc t u r e s   a r e   w e l l - pr e s e r v e d.   Q ua nt i fy i n t he   pow e r   p r o f i l e   i n   F i gu r e   9(b ),   t h e   a r c hi t e c t u r e   c o n s i s t e n t l y   m a i nt a i n s   i t s   s upe r i o n o r m a l i z e d   a c c ura c y   a c r o s s   a l l   t e s t e c l o c f r e que n c i e s   (50 2 00  M H z )   w h i l e   c o n s um i ng   o n l y   44 5 6%   o f   t h e   dy n a m i c   po w e r   o f   t h e   M A C   de s i g (e . g. ,   3 . 18   m W   v s .   5 . 86   m W   a t   50   M H z ).   S i n c e   b o t de s i g n s   o ff e r   t h e   s a m e   t hr o ug h put   (o n e   p i xe l   pe c l o c k),   t h e   X N O R - P o pc o un t   i m p l e m e nt a t i o n   a c hi e v e s   a ppr o xi m a t e l y   h a l f   t h e   e n e rgy   c o n s um pt i o pe r   f ra m e ,   e n a b l i n g   e i t h e r   g r e a t e r   o pe r a t i o n a l   e f f i c i e n c y   o r   a   hi g h e r   a c h i e v a b l e   c l oc f r e que n c y   u n de r   a   f i xe po w e r   b udge t .   In  t h e   c o n t e xt   o f   pr i o r   F P G A - b a s e e dge - de t e c t i o n   w o r k,   t h e   p r o po s e a r c h i t e c t ur e   o c c upi e s   a   di s t i n c t   de s i g n   po i nt .   A s   s u m m a r i z e i T a b l e   2,   i t   a dv a n c e s   b e y o n t h e   pa rt i a l - p r o duc t   p ru n i ng  o f   P e r ri   e t   al .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   41 ,   N o .   1 J a n u a r y   20 2 6 :   73 - 82   80   [21]  a n d   t h e   c o m p r e s s o r   r e t i m i n g   o f   S c h i e l   a nd  B a i n b ri dge - S m i t h   [22 ],   a s   w e l l   a s   m o r e   r e c e n t   S ob e l / P r e w i t t / R ob e r t s   i m p l e m e n t a t i o n s   [23 ] - [ 25]  t h a t   r e m a i n   w i t hi n   a   m ul t i - b i t   M A C   pa ra di gm .   D i f f e r e n t   f r o m   p ri o w o r ks   t ha t   o nl y   o pt i m i z e   m ul t i pl i e r s ,   t hi s   s t udy   e l i m i na t e s   t h e m .   T h e   X N O R - P o pc o un t   a pp r o a c h   c h a nge s   t h e   c o m put a t i o m o de l   i t s e l f ,   a c c e pt i n g   a   c o n t r o l l e l o s s   i e dge   f i de l i t y   i e xc h a nge   f o r   m o r e   a gg r e s s i v e   r e duc t i o n s   i l o gi c   a n po w e r   w h i l e   m a i n t a i ni n c o m pa ra b l e   o r   h i g h e r   o pe ra t i n f r e que n c i e s .   Co n c e pt ua l l y ,   i t   b ri n gs   i de a s   f r o m   b i na r y   n e u r a l   n e t w o r ks   [1 0],   [11] ,   [14] ,   [15]   i nt o   c l a s s i c a l   e dge   de t e c t i o n:   1 - b i t   pi xe l s   a n d   ke rn e l s   a c t   a s   b o t h   q ua nt i z a t i o a nd  i m pl i c i t   de n o i s i n g ,   y i e l d i n g   e dge   m a ps   s ui t a b l e   f o r   e m b e dde d - v i s i o n   pi pe l i n e s .   T h e   r e s ul t i n g   h a rdw a r e   i s   m u l t i pl i e r - l e s s ,   s ha l l o w ,   a n a m e na b l e   t o   c l o c k/ p ow e r   ga t i n g,   m a ki ng   i t   a   s t r o n g   b ui l d i n g   b l o c f o r   r e s o ur c e - c o n s t ra i n e d   v i s i o n o de s   a n d   a   p r o m i s i ng   b a s i s   f o r   e xt e n s i o n s   s uc a s   a d a p t i v e   t hr e s h o l ds ,   l o w - b i t   v a ri a nt s ,   a nd  b i n a r y   r e f o r m ul a t i o n s   o f   o t h e r   e dge   o pe ra t o r s .           (a )   (b )       F i gu r e   9 .   P e r - di gi t   d i s s i m i l a r i t y   a n d   a c c ura c y p ow e r   t r a de - off   (a D i s s i m i l a ri t y   of   M N IS T   e dge   m a ps   f o r   XNOR P o pc o un t   v s .   M A P r e w i t t   a n d   (b A v e r a ge   n o r m a l i z e e dge   a c c u r a c y   v e r s us   dy n a m i c   po w e r ,   s h o w i n hi g h e a c c ura c y   a t   l o w e r   po w e r   f o r   X N O R P o pc o u nt         T a b l e   2 .   P e r f o r m a n c e   c o m pa r i s o w i t o t h e F P G A - b a s e e dge   de t e c t i o n   de s i g n s   S t u d i e s   S c h i e l   a n d   Ba i n b ri d g e - S m i t h   [2 2 ]   P e r ri   e t   a l .   [2 1 ]   T h i s   s t u d y   H a rd w a re   o v e r h e a d   n o   D S P   u s a g e ;   4 . 4 %   a r e a   r e d u c t i o n   c o m p a r e d   w i t h   p ri o d e s i g n   2 2 %   f e w e r   L U T s   t h a n   e x a c t   Bo o t h / D a d d a   e q u i v a l e n t s   5 5   %   L U T ,   2 6   %   F F   r e d u c t i o n   a n d   n o   D S P   u s a g e   c o m p a r e d   w i t h   M A C   P o w e c o n s u m p t i o n   n o t   m e n t i o n e d   U p   t o   8 0   %   e n e r g y   s a v i n g   v s   e x a c t   m u l t i p l i e r s   ~ 6 0   %   l o w e d y n a m i c   p o w e r   t h a n   a   M A C   F re q u e n c y   ( t i m i n g )   c l e a n   a t   9 7   M H z   o n   S p a r t a n - 3 E   (1 . 2 8 x   s p e e d - u p )   c l e a n   a t   2 5 0   M H z   o n   A rt i x - (1 . 8 x   s p e e d - u p )   c l e a n   a t   2 5 0   M H z   o n   Z y n q - 7 0 0 0   (5 x   s p e e d - u p )       5.   C O N C LU S I O N   T h i s   s t udy   s h ow s   t h a t   a   b i n a ri z e X N O R - P o pc o un t   r e f o r m ul a t i o n   o f   t h e   P r e w i t t   o pe r a t o r   c a de l i v e hi g h - qu a l i t y   e dge   m a ps   a t   a   f ra c t i o o f   t h e   ha r dw a r e   c o s t   of   c o n v e n t i o n a l   c o n v o l ut i o n - b a s e de s i g n s .   By   r e pl a c i n 8 - b i t   M A Cs   w i t 1 - b i t   l o gi c ,   t h e   p r o po s e m o dul e   r e m o v e s   a l l   D S P   u s a ge ,   c ut s   l o gi c   u t i l i z a t i o b y   a b o ut   h a l f ,   a nd  s ub s t a nt i a l l y   r e duc e s   d y n a m i c   po w e r ,   w hi l e   s t i l l   m e e t i n g   o r   e xc e e di ng  250   M H z   f o r   e m b e dde v i s i o n .   E x pe ri m e n t s   o h a ndw r i t t e n   di g i t   a n d   f a c e   da t a s e t s   i ndi c a t e   t ha t   a   s m a l l   l o s s   of   f i n e   de t a i l   i s   o ut w e i gh e by   4 -   ga i n s   i s pe e a n e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   m a ki n t h e   a pp r o a c a t t ra c t i v e   fo r   r e s o ur c e - c o n s t ra i n e d   pl a t f o r m s .   F u t u r e   w o r i n c l ude s   e xt e n di ng  t h i s   s t r a t e gy   t o   o t h e o pe r a t o r s   (e . g. ,   S o b e l ,   L a pl a c i a n ),   c o m b i n i ng  i t   w i t h   a d a pt i v e   t hr e s h o l di n g   o r   l o w - b i t   qua n t i z a t i o n   f o r   b e t t e r   f a i nt - e dge   r e c ov e r y ,   a n d   i nt e gra t i n g   t h e   X N O R P o p c o un t   m o dul e   w i t l i g h t w e i ght   CN N   a c c e l e r a t o r s   a s   a   f r o n t - e n d   f e a t u r e   e xt ra c t o r   i n   c o m pa c t   e m b e dde A pi pe l i n e s .   O v e r a l l ,   t h e   X N O R - P o pc o un t   p a r a d i g m   o ff e r s   a   s c a l a b l e   pa t t o w a r ul t ra - l ow - pow e r ,   a l w a y s - o n   v i s i o n   f o r   e dge   a n d   Io T   d e v i c e s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52       A e ne r g y - e f f i c i e n t   har dw ar e   m odul e   f or   e dge   d e t e c t i on   us i n X NO R - P op c ount   …  ( V an - Khoa  P ham )   81   F U N D I N G   I N F O R M A TI O N   T h e   a u t h o r s   s t a t e   n o   f undi n g   i s   i n v o l v e d.       A U TH O R   C O N TR I B U TI O N S   S TA T EM EN T   T h i s   j o urna l   us e s   t h e   Co n t ri b ut o R o l e s   T a xo n o m y   (CR e di T t o   r e c o gn i z e   i n d i v i dua l   a ut h o c o n t ri b ut i o n s ,   r e duc e   a ut h o r s hi p   di s pu t e s ,   a n d   f a c i l i t a t e   c o l l a bo r a t i o n.       N am e   o A u th o r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   V a n - K h o a   P ha m                               L a i   Le                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r m a l   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e s o u rc e s   D   :   D a t a   Cu ra t i o n   O   :   W ri t i n g   -   O ri g i n a l   D ra ft   E   :   W ri t i n g   -   Re v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi s u a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P ro j e c t   a d m i n i s t ra t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i s i t i o n         C O N F LI C O F   I N T ER ES S TA T EM EN T   T h e   a u t h o s t a t e s   n o   c o n f l i c t   o f   i n t e r e s t .       D A TA   A V A I LA B I LI T Y   D a t a   a v a i l a b i l i t y   i s   n o t   a pp l i c a b l e   t o   t hi s   p a pe a s   n o   n e w   d a t a   w e r e   c r e a t e o a na l y z e i n   t hi s   s t udy .       R EF ER EN C ES   [1 ]   V .   S z e ,   Y .   H .   C h e n ,   T .   J .   Y a n g ,   a n d   J .   S .   E m e r,   E ff i c i e n t   p ro c e s s i n g   o d e e p   n e u ra l   n e t w o rk s :   a   t u t o r i a l   a n d   s u r v e y ,     P r o c e e d i n g s   o f   t h e   IE E E ,   v o l .   1 0 5 ,   n o .   1 2 ,   p p .   2 2 9 5 - 2 3 2 9 ,   D e c .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / J P RO C. 2 0 1 7 . 2 7 6 1 7 4 0 .   [2 ]   J .   R e d m o n   a n d   A .   F a rh a d i ,   Y O L O v 3 :   a n   i n c r e m e n t a l   i m p ro v e m e n t ,   a r X i v   p r e p r i n t   a r X i v ,   A p r.   2 0 1 8 ,   [O n l i n e ].     A v a i l a b l e :   h t t p : / / a rx i v . o r g / a b s / 1 8 0 4 . 0 2 7 6 7   [3 ]   A .   Bu rre l l o ,   A .   G a r o f a l o ,   N .   Bru s c h i ,   G .   T a g l i a v i n i ,   D .   Ro s s i ,   a n d   F .   C o n t i ,   D O RY :   a u t o m a t i c   e n d - to - e n d   d e p l o y m e n t   o f   r e a l - w o rl d   D N N s   o n   l o w - c o s t   Io T   M C U s ,   IE E E   T r a n s a c t i o n s   o n   Co m p u t e r s ,   v o l .   7 0 ,   n o .   8 ,   p p .   1 2 5 3 - 1 2 6 8 ,   A u g .   2 0 2 1 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T C. 2 0 2 1 . 3 0 6 6 8 8 3 .   [4 ]   M .   H o ro w i t z ,   1 . 1   Co m p u t i n g s   e n e r g y   p r o b l e m   (a n d   w h a t   w e   c a n   d o   a b o u t   i t ) ,   i n   D i g e s t   o f   T e c h n i c a l   P a p e r s   -   IE E E   In t e r n a t i o n a l   S o l i d - S t a t e   Ci r c u i t s   Co n f e r e n c e ,   IE E E ,   F e b .   2 0 1 4 ,   p p .   1 0 - 1 4 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / IS S CC . 2 0 1 4 . 6 7 5 7 3 2 3 .   [5 ]   N .   P .   J o u p p i   e t   a l . ,   In - d a t a c e n t e r   p e r fo r m a n c e   a n a l y s i s   o a   t e n s o r   p r o c e s s i n g   u n i t ,   i n   P r o c e e d i n g s   -   In t e r n a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   Co m p u t e r   A r c h i t e c t u r e ,   N e w   Y o rk ,   N Y ,   U S A :   A CM ,   J u n .   2 0 1 7 ,   p p .   1 - 1 2 .   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 0 7 9 8 5 6 . 3 0 8 0 2 4 6 .   [6 ]   Y .   H .   C h e n ,   T .   K r i s h n a ,   J .   S .   E m e r ,   a n d   V .   S z e ,   E y e ri s s :   a n   e n e rg y - e ff i c i e n t   r e c o n f i g u ra b l e   a c c e l e ra t o fo d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u ra l   n e t w o rk s ,   I E E E   J o u r n a l   o f   S o l i d - S t a t e   Ci r c u i t s ,   v o l .   5 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 2 7 - 1 3 8 ,   J a n .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / J S S C. 2 0 1 6 . 2 6 1 6 3 5 7 .   [7 ]   S .   H a n ,   H .   M a o ,   a n d   W .   J .   D a l l y ,   D e e p   c o m p r e s s i o n :   c o m p r e s s i n g   d e e p   n e u ra l   n e t w o rk s   w i t h   p ru n i n g ,   t ra i n e d   q u a n t i z a t i o n   a n d   h u ffm a n   c o d i n g ,   a r X i v   p r e p r i n t   a r X i v ,   F e b .   2 0 1 5 ,   [O n l i n e ].   A v a i l a b l e :   h t t p : / / a rx i v . o r g / a b s / 1 5 1 0 . 0 0 1 4 9   [8 ]   A .   G h o l a m i   e t   a l . ,   S q u e e z e N e x t :   h a rd w a r e - a w a r e   n e u ra l   n e t w o rk   d e s i g n ,   i n   IE E E   Co m p u t e r   S o c i e t y   Co n f e r e n c e   o n   Co m p u t e r   V i s i o n   a n d   P a t t e r n   R e c o g n i t i o n   W o r k s h o p s ,   IE E E ,   J u n .   2 0 1 8 ,   p p .   1 7 1 9 - 1 7 2 8 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / CV P R W . 2 0 1 8 . 0 0 2 1 5 .   [9 ]   A .   G .   H o w a r d   e t   a l . ,   M o b i l e N e t s :   e ff i c i e n t   c o n v o l u t i o n a l   n e u ra l   n e t w o rk s   fo m o b i l e   v i s i o n   a p p l i c a t i o n s ,   a r X i v   p r e p r i n t   a r X i v A p r.   2 0 1 7 ,   [ O n l i n e ].   A v a i l a b l e :   h t t p : / / a r x i v . o rg / a b s / 1 7 0 4 . 0 4 8 6 1   [1 0 ]   M .   Ra s t e g a ri ,   V .   O r d o n e z ,   J .   R e d m o n ,   a n d   A .   F a rh a d i ,   X N O R - n e t :   i m a g e n e t   c l a s s i f i c a t i o n   u s i n g   b i n a ry   c o n v o l u t i o n a l   n e u ra l   n e t w o rk s ,   i n   L e c t u r e   No t e s   i n   Co m p u t e r   S c i e n c e   ( i n c l u d i n g   s u b s e r i e s   L e c t u r e   No t e s   i n   A r t i f i c i a l   In t e l l i g e n c e   a n d   L e c t u r e   No t e s   i n   B i o i n f o r m a t i c s ) ,   v o l .   9 9 0 8   L N C S ,   2 0 1 6 ,   p p .   5 2 5 - 5 4 2 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 319 - 46493 - 0_32.   [ 1 1 ]   M .   Co u rb a r i a u x ,   I.   H u b a r a ,   D .   S o u d ry ,   R.   E l - Y a n i v ,   a n d   Y .   Be n g i o ,   B i n a ri z e d   n e u r a l   n e t w o r k s :   t r a i n i n g   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s   w i t h   w e i g h t s   a n d   a c t i v a t i o n s   c o n s t r a i n e d   t o   + 1   o - 1 ,   a r X i v   p r e p r i n t   a r X i v ,   M a r.   2 0 1 6 ,   [ O n l i n e ].   A v a i l a b l e :   h t t p : / / a rx i v . o rg / a b s / 1 6 0 2 . 0 2 8 3 0   [1 2 ]   S .   Z h u ,   L .   H .   K .   D u o n g ,   a n d   W .   L i u ,   X O R - n e t :   A n   e ff i c i e n t   c o m p u t a t i o n   p i p e l i n e   fo r   b i n a r y   n e u ra l   n e t w o rk   i n f e re n c e   o n   e d g e   d e v i c e s ,   i n   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   In t e r n a t i o n a l   Co n f e r e n c e   o n   P a r a l l e l   a n d   D i s t r i b u t e d   S y s t e m s   -   IC P A D S ,   IE E E ,   D e c .   2 0 2 0 ,     p p .   1 2 4 - 1 3 1 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / ICP A D S 5 1 0 4 0 . 2 0 2 0 . 0 0 0 2 6 .   [1 3 ]   M .   Ra s t e g a ri ,   V .   O r d o n e z ,   J .   R e d m o n ,   a n d   A .   F a r h a d i ,   E n a b l i n g   A a t   t h e   e d g e   w i t h   X N O R - n e t w o rk s ,   Co m m u n i c a t i o n s   o f   t h e   A CM ,   v o l .   6 3 ,   n o .   1 2 ,   p p .   8 3 - 9 0 ,   N o v .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 4 2 9 9 4 5 .   [1 4 ]   S .   Ra s o u l i n e z h a d ,   S .   F o x ,   H .   Z h o u ,   L .   W a n g ,   D .   B o l a n d ,   a n d   P .   H .   W .   L e o n g ,   M a j o r i t y N e t s :   BN N s   u t i l i s i n g   a p p r o x i m a t e   P o p c o u n t   f o i m p r o v e d   e ffi c i e n c y ,   i n   P r o c e e d i n g s   -   2 0 1 9   In t e r n a t i o n a l   Co n f e r e n c e   o n   F i e l d - P r o g r a m m a b l e   T e c h n o l o g y ,     IC F P T   2 0 1 9 ,   IE E E ,   D e c .   2 0 1 9 ,   p p .   3 3 9 - 3 4 2 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / ICF P T 4 7 3 8 7 . 2 0 1 9 . 0 0 0 6 2 .   [1 5 ]   F .   C o n t i ,   P .   D .   S c h i a v o n e ,   a n d   L .   B e n i n i ,   X N O N e u ra l   e n g i n e :   A   h a rd w a re   a c c e l e ra t o r   IP   f o 2 1 . 6 - f J / o p   b i n a r y   n e u ra l   n e t w o rk   i n fe r e n c e ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   Co m p u t e r - A i d e d   D e s i g n   o f   In t e g r a t e d   Ci r c u i t s   a n d   S y s t e m s ,   v o l .   3 7 ,   n o .   1 1 ,   p p .   2 9 4 0 - 2 9 5 1 ,   N o v .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T CA D . 2 0 1 8 . 2 8 5 7 0 1 9 .   [1 6 ]   Y .   L i u   e t   a l . ,   Ri c h e r   c o n v o l u t i o n a l   fe a t u re s   fo r   e d g e   d e t e c t i o n ,   IE E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P a t t e r n   A n a l y s i s   a n d   M a c h i n e   In t e l l i g e n c e ,   v o l .   4 1 ,   n o .   8 ,   p p .   1 9 3 9 - 1 9 4 6 ,   A u g .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T P A M I . 2 0 1 8 . 2 8 7 8 8 4 9 .   [1 7 ]   W .   L u o ,   Y .   L i ,   R.   U rt a s u n ,   a n d   R.   Z e m e l ,   U n d e rs t a n d i n g   t h e   e ff e c t i v e   re c e p t i v e   f i e l d   i n   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u ra l   n e t w o rk s ,   A d v a n c e s   i n   N e u r a l   I n f o r m a t i o n   P r o c e s s i n g   S y s t e m s ,   p p .   4 9 0 5 - 4 9 1 3 ,   J a n .   2 0 1 6 ,   [ O n l i n e ].   A v a i l a b l e :   h t t p : / / a rx i v . o rg / a b s / 1 7 0 1 . 0 4 1 2 8 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E ng   &   Co m S c i V o l .   41 ,   N o .   1 J a n u a r y   20 2 6 :   73 - 82   82   [1 8 ]   Y .   L e Cu n ,   C.   C o rt e s ,   a n d   C.   J .   Bu rg e s ,   T h e   M N I S T   d a t a b a s e   o f   h a n d w ri t t e n   d i g i t s .   A c c e s s e d :   S e p .   2 4 ,   2 0 2 5 .   [O n l i n e ].   A v a i l a b l e :   h t t p : / / y a n n . l e c u n . c o m / e x d b / m n i s t /   [1 9 ]   F .   S .   S a m a ri a   a n d   A .   C.   H a r t e r ,   P a ra m e t e ri s a t i o n   o f   a   s t o c h a s t i c   m o d e l   fo h u m a n   f a c e   i d e n t i f i c a t i o n ,   i n   I E E E   W o r k s h o p   o n   A p p l i c a t i o n s   o f   Co m p u t e r   V i s i o n   -   P r o c e e d i n g s ,   IE E E   Co m p u t .   S o c .   P r e s s ,   1 9 9 4 ,   p p .   1 3 8 - 1 4 2 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c v . 1 9 9 4 . 3 4 1 3 0 0 .   [2 0 ]   L .   M a rt i n   W i s n i e w s k i ,   J .   M .   B e c ,   G .   B o g u s z e w s k i ,   a n d   A .   G a m a t i é ,   H a r d w a r e   s o l u t i o n s   fo r   l o w - p o w e r   s m a rt   e d g e   c o m p u t i n g ,   J o u r n a l   o f   L o w   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   4 ,   p .   6 1 ,   N o v .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / j l p e a 1 2 0 4 0 0 6 1 .   [2 1 ]   S .   P e rri ,   F .   S p a g n o l o ,   F .   F ru s t a c i ,   a n d   P .   Co r s o n e l l o ,   D e s i g n i n g   e n e r g y - e ff i c i e n t   a p p r o x i m a t e   m u l t i p l i e r s ,   J o u r n a l   o f   L o P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   4 ,   p .   4 9 ,   S e p .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / j l p e a 1 2 0 4 0 0 4 9 .   [2 2 ]   J .   S c h i e l   a n d   D .   A .   Ba i n b ri d g e - S m i t h ,   E ffi c i e n t   e d g e   d e t e c t i o n   o n   l o w - c o s t   F P G A s ,   a r X i v   p r e p r i n t   a r X i v ,   p .   5 ,   D e c .   2 0 1 5 ,   [O n l i n e ].   A v a i l a b l e :   h t t p : / / a r x i v . o r g / a b s / 1 5 1 2 . 0 0 5 0 4   [ 2 3 ]   N .   S h y l a s h re e ,   M .   A n i l   N a i k ,   A .   S .   M a m a t h a ,   a n d   V .   S r i d h a r,   D e s i g n   a n d   i m p l e m e n t a t i o n   o f   i m a g e   e d g e   d e t e c t i o n   a l g o r i t h m   o n   F P G A ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C i r c u i t s ,   S y s t e m s   a n d   S i g n a l   P r o c e s s i n g ,   v o l .   1 6 ,   p p .   6 2 8 - 6 3 6 ,   J a n .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 4 6 3 0 0 / 9 1 0 6 . 2 0 2 2 . 1 6 . 7 8 .   [2 4 ]   N .   N a u s h e e n ,   A .   S e a l ,   P .   K h a n n a ,   a n d   S .   H a l d e r,   A   F P G A   b a s e d   i m p l e m e n t a t i o n   o f   S o b e l   e d g e   d e t e c t i o n ,   M i c r o p r o c e s s o r s   a n d   M i c r o s y s t e m s ,   v o l .   5 6 ,   p p .   8 4 - 9 1 ,   F e b .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . m i c p ro . 2 0 1 7 . 1 0 . 0 1 1 .   [2 5 ]   H .   A .   T .   A b d u l l a h ,   R.   Z .   M a h m o o d ,   S .   M .   A l h a j   Z b e r ,   R.   A .   M o h a m m e d ,   M .   R.   A h m e d ,   a n d   A .   W .   T a l a b ,   F P G A - b a s e d   t h r e e   e d g e   d e t e c t i o n   a l g o ri t h m s   ( S o b e l ,   P re w i t t   a n d   R o b e r t s i m p l e m e n t a t i o n   fo r   i m a g e   p ro c e s s i n g ,   P r z e g l a d   E l e k t r o t e c h n i c z n y ,   v o l .   2 0 2 4 ,   n o .   2 ,   p p .   2 9 - 3 3 ,   F e b .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 5 1 9 9 / 4 8 . 2 0 2 4 . 0 2 . 0 5 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       V an - K h o P h am           r e c e i v e t he   B . S .   ( 2010 )   a nd   M . S .   ( 20 14)   de g r e e s   i n   C o m put e r   T e c hno l o gy   a nd  E l e c t r o ni c s   E ng i n e e r i ng   f r o m   t h e   H o   C h i   M i n C i t y   U ni v e r s i t y   of   T e c hno l o gy   a nd  E duc a t i o ( H C M U T E ) ,   V i e t na m .   H e   e a r n e d   t h e   P h. D .   d e g r e e   i n   E l e c t r o ni c s   E ng i ne e r i ng   f r o m   K o o km i U ni v e r s i t y ,   S e o ul ,   K o r e a ,   i n   2 019 .   I 20 10 ,   he   j o i ne d   t h e   I nt e g r a t e d   C i r c ui t   D e s i g n   R e s e a r c h   a n d   E duc a t i o n   C e n t e r   ( I C D R E C ) ,   w h e r e   he   c o nt r i b ut e t o   t he   de v e l o pm e nt   o f   t h e   V N 8 - 01,   t he   f i r s t   c o m m e r c i a l l y   de s i g ne d   a nd   f a b r i c a t e d   m i c r o c o nt r o l l e r   i n   V i e t na m .   F r o m   M a y   2011   t o   2021 ,   he   w a s   w i t h   t he   F a c ul t y   o f   E l e c t r i c a l   a nd  E l e c t r o ni c s   E ng i n e e r i ng   a t   H C M U T E .   H e   i s   c ur r e nt l y   a   s e n i o r   l e c t ur e r   i n   t h e   D e pa r t m e nt   o f   C om put e r   a nd  C o m m uni c a t i o E ng i ne e r i ng   a n s e r v e s   a s   H e a d   o f   C om put e r   T e c hno l o g y   E ng i ne e r i ng   i t he   F a c ul t y   of   I nt e r na t i o na l   E d uc a t i o a t   H C M U T E .   H i s   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ud e   l o w - po w e r   V L S I ,   m e m o r y   de s i g n,   i nt e r n e t - of - t hi ng s   ( I o T )   h a r dw a r e ,   a nd   po w e r   I C   de s i g n.   D r .   P ha m   ha s   p ub l i s he d   i E l e c t r o ni c s   L e t t e r s ,   I E E E   T r a ns a c t i o ns   o n   N a no t e c hno l o gy ,   J o ur na l   o f   S e m i c o nduc t o r   T e c hno l o gy   a nd  S c i e nc e ,   M i c r o m a c hi ne s ,   I nt e r na t i o na l   J o ur n a l   o f   C o m put i ng ,   I ndo ne s i a n   J o ur n a l   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   a n C o m put e r   S c i e nc e ,   a nd   a t   t he   I E E E   I nt e r na t i o na l   S y m po s i um   o C i r c ui t s   a n S y s t e m s   ( I S C A S ) ,   a m o ng   o t he r s .   H e   c a n   be   c o n t a c t e d   a t   e m a i l :   kho a pv @hc m ut e . e d u. v n .         L ai   L e           r e c e i v e hi s   B . S .   de g r e e   i n   C o m put e r   T e c hno l o gy   f r om   H o   C h i   M i n C i t y   U ni v e r s i t y   o f   T e c hn o l ogy   a nd  E duc a t i o ( H C M U T E ) ,   V i e t na m ,   i 20 23 .   H e   i s   c ur r e n t l y   pur s ui ng   a   M a s t e r s   de g r e e   i E l e c t r o ni c s   a n T e l e c o m m uni c a t i o E ng i ne e r i ng   a t   H C M U T E .   H i s   r e s e a r c h   i nt e r e s t s   i nc l ude   l o w - po w e r   I C   de s i g n .   H e   c a n   be   c o nt a c t e d   a t   e m a i l :   24307 05@ s t u de n t . hc m ut e . e d u. v n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.