Optimización del hardware para medición de radiación utilizando sensores de imagen CMOS

Resumen

Este artículo presenta el diseño, implementación y optimización en hardware de un sistema de detección de radiación basado en un transductor optoelectrónico de imagen CMOS comercial y una FPGA de ultra bajo consumo, orientado a aplicaciones espaciales con recursos computacionales y energéticos limitados. El trabajo aborda la implementación eficiente de un algoritmo de detección de eventos, previamente validado en software, en una FPGA Lattice iCE40HX4K. Para ello, se diseñó la arquitectura del sistema mediante un enfoque centrado en memoria, sustituyendo los métodos basados en registros, lo que permitió integrar funcionalidades como detección de eventos, filtrado de píxeles defectuosos, conteo y generación de histogramas, operando a una tasa de un cuadro por segundo. La validación experimental se realizó empleando secuencias reales de imágenes irradiadas, adquiridas previamente con el mismo transductor optoelectrónico. Los histogramas generados por la FPGA presentan una desviación inferior al 3\% respecto a un modelo de referencia implementado en MATLAB. Como resultado, la arquitectura optimizada logra una reducción superior al 90\% en el uso de recursos lógicos, manteniendo la funcionalidad original.