嵌入式360°视觉视觉系统设计
richmor
richmor.net
2018-05-16 14:18:01
带有多个高分辨率摄像头的嵌入式360°视觉视觉系统已进入各种应用，如汽车传感器融合，视频监控，目标检测和运动分析。在这种类型的系统中，多个实时摄像机视频流（最多6个）被聚合并逐帧处理以进行失真和其他图像伪像校正，曝光和白平衡调整，然后动态地将其平铺到360°全景视图以4K分辨率和60 fps帧频输出并最终投影到球形坐标空间。
目前用于这种应用的高分辨率鱼眼相机镜头通常具有广角视场（FOV）。观察摄像机系统中最大的瓶颈之一是：多摄像机输入数据实时存储/读取并从外部存储器访问，然后作为单个帧处理。硬件需要在一帧延迟内完成输入摄像机的输入原始传感器数据和拼接输出视频之间的处理操作。
高性能计算平台一直在将FPGA与CPU结合使用，为实时图像处理任务提供专用硬件加速。该配置允许CPU专注于特别复杂的算法，在这些算法中，CPU可以快速切换线程和上下文，并将重复任务分配给FPGA，以充当可配置的硬件加速器/协处理器/卸载引擎。即使FPGA和CPU用作分立器件，系统也可以提高整体效率，因为这些技术不会相互碰撞，但它们像手套一样装配在一起。
例如，从鱼眼镜头获得的图像遭受严重失真，并且因此基于多个相机视频生成的拼接操作是高度计算密集型的任务，因为它是点像素操作。这种拼接需要大量的实时图像处理和高度并行化的架构。但是，这种下一代应用超过了FPGA可以继续实现的性能，主要是由于芯片吞吐量数据的延迟。这反过来会影响整个系统的整体延迟，吞吐速度和性能。
在SoC中添加可嵌入CPU的eFPGA半导体知识产权（IP）。与独立的FPGA芯片和CPU解决方案相比，嵌入式FPGA阵列结构具有独特的优势，主要优势在于性能更强。 eFPGA可以通过宽并行接口直接连接到ASIC（无需I / O缓冲器），从而显着提高了吞吐量，延长了单位数时钟周期的延迟时间。低延迟是复杂图像实时处理的关键，例如纠正鱼眼镜头的失真。
借助Speedcore eFPGA IP，客户可以定义其逻辑，内存和DSP资源要求，然后Achronix可以配置其IP以满足他们的需求。查找表（LUT），RAM单元块和DSP64单元块可以像块一样组合，为任何给定的应用创建最佳的可编程结构。
除了标准逻辑，嵌入式存储器和DSP单元模块之外，客户还可以在Speedcore eFPGA结构中定义自己的功能模块。通过将这些定制功能块与传统构建块集成到逻辑阵列结构中，可以增加优化功能以减小面积并提高目标应用的性能，这可以大大提高eFPGA的性能，特别是对于嵌入式应用。视觉和图像处理算法非常有效
在SoC中添加可嵌入CPU的eFPGA半导体知识产权（IP）。与独立的FPGA芯片和CPU解决方案相比，嵌入式FPGA阵列结构具有独特的优势，主要优势在于性能更强。 eFPGA可以通过宽并行接口直接连接到ASIC（无需I / O缓冲器），从而显着提高了吞吐量，延长了单位数时钟周期的延迟时间。低延迟是复杂图像实时处理的关键，例如纠正鱼眼镜头的失真。
借助Speedcore eFPGA IP，客户可以定义其逻辑，内存和DSP资源要求，然后Achronix可以配置其IP以满足他们的需求。查找表（LUT），RAM单元块和DSP64单元块可以像块一样组合，为任何给定的应用创建最佳的可编程结构。
除了标准逻辑，嵌入式存储器和DSP单元模块之外，客户还可以在Speedcore eFPGA结构中定义自己的功能模块。通过将这些定制功能块与传统构建块集成到逻辑阵列结构中，可以增加优化功能以减小面积并提高目标应用的性能，这可以大大提高eFPGA的性能，特别是对于嵌入式应用。视觉和图像处理算法非常有效
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