工业机器视觉
适用于智能视觉的英特尔® FPGA
用于机器视觉的摄像机和其他设备执行一系列任务，如图像信号处理 (ISP)、视频传输、格式转换和分析。随着摄像头传感器不断进行技术升级，智能互联网协议摄像头逐渐取代模拟摄像头，基于人工智能和深度学习的视频分析取得进展，FPGA 超出了基于视觉的系统所需的许多关键要求：
- 出色的每瓦性能
- 低延迟
- 确定性
- 灵活性
结合英特尔® CPU，基于 FPGA 的加速器解决方案现在可用于下一代视觉基础设备的架构重新设计。
视频
利用 FPGA DNN IP 实现地图分段
在 Reflex 的 SPS 2019 演示中，使用英特尔® DNN IP 和英特尔® Arria® 10 FPGA 实现了地图分段和 DNN 推理。它们对视频流进行分析，可从鸟瞰图中识别飞机、车辆、船舶、仓库、坦克等。
机器视觉
除了数字图像采集和分析之外，机器视觉 (MV) 还搭配使用高速摄像头和计算机来执行复杂的检查任务。您可以将得到的数据用于模式识别、对象排序、机械臂控制等。FPGA 适用于 MV 摄像头，使设计能够适应各种图像传感器以及 MV 特定接口。FPGA 还可在边缘计算平台中用作视觉处理加速器，以利用人工智能深度学习的能力来分析 MV 数据。
MV 应用包括：
- 缺陷检测
- 计量
- 导航、零件跟踪和识别
- 光学字符识别和验证 (OCR/OCV)
- 模式识别
- 封装、产品、表面和网络检测
英特尔® FPGA 在下一代的 MV 摄像头、抓帧器和视觉控制器中扮演着关键角色：
- 支持人工智能 AI 深度学习框架、模型和拓扑结构，以实施基于 FPGA 的卷积神经网络 (CNN) 推理加速器（请阅读英特尔® FPGA 深度学习加速套件）。
- 具有与多种类型的图像传感器和 MV 系统设备连接的灵活性。
- 快速处理以集成包含各种技巧（比如缺陷像素校正、gamma 校正、动态范围校正以及噪声抑制）的全图像传感器管道 (ISP) 知识产权 (IP)。
英特尔® FPGA 的优势 — 性能、灵活性和互联
如下方所述，诸如 英特尔® MAX®10、Cyclone® 和 Arria® 设备系列等 FPGA 能够帮助像您这样的 MV 设计人员实现：
- 在抓帧器电路板上进行高性能图像预处理（使用 Camera Link 等协议），实现实时帧速率。
- 将实时功能集成到摄像头系统中，实现面向像素的增益控制、缺陷像素补偿，并扩大动态范围等等。
- 利用 FPGA 的灵活性支持不断演进的摄像头接口。
- 实施各种总线接口，比如 PCI*、PCIe*、Gbps Ethernet、USB、CoaxPress 等。
- 在单个 FPGA 上集成多种功能，如图像采集、摄像头接口、预处理和通信功能。
- 使用 SoC FPGA（例如 Cyclone® V SoC FPGA）， 可以将您的图像信号处理管道与执行 ARM* A9 硬处理器系统的机器视觉算法相结合，构建完整的机器视觉片上系统。
- 使用 Mathworks* 的 Simulink 和 Embedded Coder 生成面向 Cyclone® V SoC FPGA 的 C/C++ 代码。与 HDL Coder 的英特尔® SoC 支持组合使用时，该解决方案可用于硬件/软件工作流，包括英特尔® SoC 上的模拟、原型设计、验证和实施。更多信息请访问 MathWorks 页面。
灵活性 — FPGA 支持各种传感器和 MV 接口
GigE 视觉
GigE 视觉提供一种开放式、高性能、可扩展的框架，支持通过以太网的图像流媒体传输和设备控制。该接口标准为基于切换客户端/服务器架构的联网机器视觉系统提供一种环境，支持您将多个摄像头连接至多台计算机。
它包括以下特性：
- 自动化成像协会 (AIA) 管理的规范。
- 在以太网/IP/UDP 上实施的协议，使用 Gbps 以太网，数据传输速率高达 1 Gbps，采用 10-Gbps 以太网，可扩展至 10 Gbps。
- 使用铜缆时数据传输长度达到 100 米。
- 使用交换机、中继器或光纤转换器延长数据传输长度。
- 使用低成本电缆（CAT5e 或 CAT6）、标准连接器和硬件。
使用多个 GigE 摄像头的 GigE 视觉应用示例
由 Pleora Technologies Inc. 提供
您可以使用英特尔® MAX® 10 FPGA、Cyclone® IV、Cyclone® V 设备系列等 FPGA 实施 GigE Vision 应用，从而获取多项主要优势：
- 在单个 FPGA 设备上集成图像采集、摄像头接口、预处理和通信等功能。
- 随着产品的演进灵活支持各种摄像头接口和总线接口。
- 主板更小、组件数量更少、硬件重制最少，从而降低总体拥有成本 (TCO)。
- FPGA 生命周期长，且轻松迁移至最新 FPGA 系列，从而降低产品过时风险。
有关详细信息，请联系您当地的英特尔® 经销商销售办事处，或访问我们的合作伙伴。
Camera Link
Camera Link 是一种串行通信协议，旨在支持点对点自动化视觉应用。它基于 Texas Instruments*（前身为 National Semiconductor）的通道链路接口，经过扩展可支持通用 LVDS 数据传输。
Camera Link 规范由自动化成像协会 (AIA) 维护，它使摄像头接口、电缆和抓帧器（通常用于跨 PCITM 或 PCIe* 总线将摄像头数据转换并传输到计算机）实现了标准化。您会发现 Camera Link 接口适合于机器视觉系统和智能摄像头等应用。
在 Camera Link 应用中使用 FPGA 的优势
如下图所示，您可以利用 Cyclone® IV 和 Cyclone®V 设备之类的低成本 FPGA 来创建高性能的 Camera Link 应用，从而降低您的总拥有成本，并增加投资回报 (ROI)。如果您需要更高的性能，请使用英特尔® Cyclone® 10 FPGA、英特尔® Arria® 10 FPGA 或英特尔® Stratix® 10 FPGA。
使用英特尔® Cyclone® IV FPGA 的 Camera Link 应用示例
USB 3 视觉
使用 USB 3.0 可获得多项优势：当前 PC 上 USB 3 接口的冗余性、低成本，高达 5 Gbps 传输速率、低功耗和 CPU 开销，以及在不适用有源中继器的情况下载单根长达 5 米的电缆上集成数据和电源。
CoaXPress
CoaXPress 的每根电缆传输速率高达 6.25 Gbps，同时支持长达 130 米的电缆。Quad link 电缆和连接器支持高达 25Gbps 的传输速率，支持高性能摄像头完成严苛的高带宽连接。支持单、双或四摄像头组合，可以使用与支持四链路 CoaXPress 接口的插卡进行管理。
使用 FPGA，您能够：
- 加速图像预处理（如像素定位增益控制、缺陷像素补偿，以及更大的动态范围），以实现实时帧速率。
- 在单台 FPGA 设备上集成图像采集、摄像头接口、预处理和通信等功能。
- 随着各种摄像头/总线/通信接口的演进，在您的设计中支持这些接口（不需要新硬件）。
- 缩小主板尺寸、减少组件数量，最大限度地减少硬件重制，尽快将产品推向市场，让产品在市场上有更长的生命周期，从而降低您的 TCO。
有关详细信息，请联系您当地的英特尔经销商销售办事处，或联系我们的工业合作伙伴。
更多视频
头盔和手套检测
Basler 的 SPS 2019 演示展示了在边缘实现的检测人工智能，该人工智能可检测员工在指定区域内的 PPE 使用情况。该演示采用了一个经过训练的神经网络，此网络在 Movidius 神经电脑棒 2 上运行。
边缘智能解决方案
来自 SPS 2019 的视频，展示了 EXOR 的边缘智能解决方案，将英特尔® Cyclone® 10 FPGA 与英特尔凌动® 处理器配合使用，来创建用于进行实时边缘分析的 GigaSOM。
资源
相关链接