计算密集型定制机器视觉的架构.pdf

W H I T E P A P E R Tom Catalino Critical Link, LLC Asheesh Bhardwaj 德州仪器公司 (TI) 计算密集型定制机器视觉的架构 简介： 问题声明： 机 器 视 觉 技 术 的 采 用 率 不 断 增 加 ， 许多机器视觉系统算法都是高度计算密集型的，因此可能需要专用硬件。 每 已 经 并 将 继 续 在 各 种 应 用 领 域 中 得 种应用都具有独特的要求，最好是使用 DSP 或 FPGA 等可编程架构，而不是 到 部 署 。 其 中 包 括 用 于 制 造 板 材 制 使用具有固定功能的专用器件和内核（例如利用 CODEC 或 ASIC 的视觉分析和 品 、 药 物 、 半 导 体 、 剃 须 刀 片 和 汽 视频压缩）。 车等众多产品的仪器和检验设备。每 当今市场上有一些现成的视觉产品，为基于标准的视觉系统提供了构件 种机器视觉应用都具有一组独特的视 块。 其中包括 OpenCV 提供的开放源码视觉算法。 许多视觉系统必须支持的 觉 系 统 要 求 ， 预 配 置 的 器 件 往 往 无 标准包括使用许多不同标准视频格式（MPEG-4、H.264 等）进行视频编码或 法 满 足 这 些 要 求 。 本 白 皮 书 针 对 特 译码，以及一组标准数字接口（USB、GigE、Camera Link、HDMI 等）。 定 种 类 （ 即 计 算 密 集 型 ） 的 机 器 视 但是如果您需要开发非常专业的摄像机怎么办？ 对于您的应用，每秒 30 觉，详细介绍一种架构和附加资源， 帧 (fps) 或 60fps 全分辨率高清视频的摄像机可能已经不能满足您的需要。 您 供读者以此架构或以类似架构为基础 需要的可能是对很小的目标区域进行完全定制的算法处理，帧速率非常高， 进 一 步 进 行 自 己 的 视 觉 系 统 设 计 。 达数千 fps，并采用 50×50 像素分辨率。 又或者，您可能需要对非标准的极 高分辨率图像执行定制算法，所需帧速率较低，总功耗也很低。 而这种专用 摄像机的需求量可能仅为中低水平，不值得付出开发专用 ASIC 所需的时间、 费用或风险。 本白皮书提供了一种可以解决这种独特要求的架构，并提供了必要的资 源，以便您能够以本文概要介绍的概念为基础进一步进行自己的设计。 架构: 德州仪器公司 (TI) 设计网络的成员 Critical Link 在一些具有这类要求的设计中 使用了一种架构，这种架构利用了 Xilinx 提供的 Spartan-6 系列 FPGA，并采用 了低功耗且灵活的 TI OMAP-L138 DSP+ARM9™ 处理器，包括使用其 uPP 接口。 通过将这两种器件组合在一起（本白皮书通过 Critical Link 的 MityDSP-L138F 模 块上系统 (SoM) 进行了阐释），实现了可以有效解决独特需求的低功耗系 统。 2 Texas Instruments 通过 在任何硬件设计中采用可编程逻辑可以提高系统的总体灵活性。 在这种情况下，Xilinx Xilinx Spartan-6 Spartan