“嵌入式視覺”的處理技術(shù)選擇

隨著功能越來越強(qiáng)大的處理器、圖像傳感器、存儲器和其他半導(dǎo)體器件以及相關(guān)算法的出現(xiàn)，可以在多種嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)視覺功能，通過視頻輸入來分析周圍環(huán)境。微軟的Kinect游戲控制器和Mobileye的輔助駕駛系統(tǒng)等產(chǎn)品都非常重視嵌入式視覺技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Α＝Y(jié)果，很多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員開始思考如何實(shí)現(xiàn)嵌入式視覺功能。本文研究嵌入式視覺的發(fā)展機(jī)遇，對比實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的各種處理器選擇，介紹幫助工程師在其設(shè)計(jì)中采用視覺功能的業(yè)界聯(lián)盟。

“嵌入式視覺”這一名詞是指在嵌入式系統(tǒng)中使用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)。換句話說，“嵌入式視覺”是指從視覺輸入中提取出其背后含義的嵌入式系統(tǒng)。與過去10年中無線通信技術(shù)的流行相類似，嵌入式視覺技術(shù)有望在今后10年得到廣泛應(yīng)用。

很明顯，嵌入式視覺技術(shù)能夠?yàn)槎喾N應(yīng)用帶來巨大的價值。兩個例子是，Mobileye基于視覺的輔助駕駛系統(tǒng)，用于幫助防止車輛事故的發(fā)生;以及MG 國際公司的泳池安全系統(tǒng)，旨在防止游泳溺水。還有一些純粹的怪才發(fā)明，IntellectualVentures的激光滅蚊槍，設(shè)計(jì)用于防止人們感染瘧疾等。

正如同高速無線互聯(lián)是從高成本新奇技術(shù)起步一樣，目前為止，嵌入式視覺技術(shù)一般只用于復(fù)雜昂貴的系統(tǒng)中，例如，毛發(fā)移植的手術(shù)機(jī)器人，制造業(yè)的質(zhì)量控制檢查系統(tǒng)等。

數(shù)字集成電路的發(fā)展是高速無線技術(shù)從新奇發(fā)展到主流的關(guān)鍵因素。芯片速度足夠快，成本足夠低，能效足夠高時，高速無線技術(shù)便成為市場主流技術(shù)。今天，人們能夠以不到100美元的價格購買寬帶無線調(diào)制解調(diào)器。

同樣的，數(shù)字芯片技術(shù)的進(jìn)步為嵌入式視覺的大批量應(yīng)用鋪平了道路。與無線通信相似，嵌入式視覺需要很強(qiáng)的處理能力——特別是，越來越多的應(yīng)用采用了高分辨率攝像機(jī)，開始使用多臺攝像機(jī)。以足夠低的成本實(shí)現(xiàn)這類處理能力，從而促進(jìn)大批量應(yīng)用，這是一個很大的挑戰(zhàn)。事實(shí)是嵌入式視覺應(yīng)用需要很強(qiáng)的可編程能力，進(jìn)一步增大了這一挑戰(zhàn)的難度。在無線應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)意味著不同手機(jī)之間的基帶算法不會有太大的變化，與之相比，在嵌入式視覺應(yīng)用中，通過獨(dú)特的算法，有可能得到更好的結(jié)果——實(shí)現(xiàn)更有價值的功能。

采用嵌入式視覺，業(yè)界進(jìn)入了一種“良性循環(huán)”，這是很多其他數(shù)字信號處理(DSP)應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)。目前雖然很少有專門用于嵌入式視覺應(yīng)用的芯片，但是，這些應(yīng)用越來越多的采用了針對其他應(yīng)用開發(fā)的高性能、高性價比處理芯片，包括，數(shù)字信號處理器、CPU、FPGA和GPU等。這些芯片單位成本、單位功率的可編程性能越來越高，因此，能夠支持實(shí)現(xiàn)大批量嵌入式視覺產(chǎn)品。這些大批量應(yīng)用也相應(yīng)的引起了硅片提供商更多的關(guān)注，他們會提供更好的性能、更高的效率和可編程處理能力。