如何讓視覺AI應(yīng)用開發(fā)化繁為簡

本文探討如何利用一款基于賽靈思軟硬件自適應(yīng)計(jì)算平臺的智能相機(jī)開發(fā)平臺，讓以往使人望而卻步的AI應(yīng)用開發(fā)變得觸手可及。

隨著人工智能（AI）應(yīng)用的高速發(fā)展，視覺AI成了各家技術(shù)公司逐鹿的主戰(zhàn)場?；?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/557/" target="_blank">機(jī)器學(xué)習(xí)，網(wǎng)絡(luò)邊緣的視覺AI設(shè)備可以根據(jù)AI推理，完成物體探測、人臉識別、圖像分析等多種智能視覺任務(wù)，為用戶帶來全新的體驗(yàn)。

不過如果置身視覺AI這個(gè)“戰(zhàn)場”，你就會深切地體會到，這是一場艱難的“戰(zhàn)斗”。主要的挑戰(zhàn)來自于以下幾個(gè)方面：

在邊緣設(shè)備中完成AI推理，既需要充足的算力，同時(shí)還要滿足成本、體積、功耗、安全等諸多約束條件，產(chǎn)品和方案的設(shè)計(jì)難度不小。

視覺AI市場總量雖然不小，但是“碎片化”現(xiàn)象嚴(yán)重，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前市場上有70多種相關(guān)視覺用例，但是無法用統(tǒng)一的方案去應(yīng)對。

快速演進(jìn)的AI 技術(shù)也是一個(gè)煩惱，不斷變化的算法、傳感器技術(shù)和視覺處理流程，使得開發(fā)者不得不亦步亦趨，對自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷地優(yōu)化。

因此想要在這樣的競爭中勝出，你不僅要有敢打敢拼的勇氣，還需要具有更高的“智慧”，能夠找到更為高效的技術(shù)路徑，確立自身的技術(shù)優(yōu)勢，與別人拉開差距。

自適應(yīng)計(jì)算平臺

邊緣設(shè)備中的視覺AI應(yīng)用一般包括AI推理以及非AI的預(yù)處理和后處理功能，而所有這些功能都需要相應(yīng)的高性能算力做支持。如果能夠針對特定的視覺AI應(yīng)用專門設(shè)計(jì)一顆芯片，單從性能上考慮，當(dāng)然是最佳的加速方案。但這樣的固定芯片方案，其局限性也十分明顯：首先，專用芯片的研發(fā)成本及所需的時(shí)間成本會非常高；而這與視覺AI應(yīng)用的碎片化市場和快速迭代的技術(shù)之間，顯然是一對難以調(diào)和的矛盾。

為了解決這一難題，在硬件方面，采用整合了可編程邏輯（PL）和Arm嵌入式處理系統(tǒng)（PS）的FPGA SoC是不錯(cuò)的選擇，如賽靈思的Zynq UltraScale+ MPSoC。這樣，方便開發(fā)者使用一顆器件即可滿足視覺AI處理全流程的計(jì)算任務(wù)；利用PL子系統(tǒng)，開發(fā)者可以根據(jù)特定的用例，并基于最新的AI算法和處理流程，去實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的深度學(xué)習(xí)處理單元、視頻處理和可擴(kuò)展的傳感器融合，在高性能和靈活性之間找到一個(gè)最佳的平衡。

圖1：Zynq UltraScale+ MPSoC系統(tǒng)框圖

除了硬件，一套與之配套的軟件集也是必不可少的，賽靈思就為開發(fā)者提供了完整的工具鏈（如圖2），無論你是那一個(gè)層級的開發(fā)者，都有與相應(yīng)設(shè)計(jì)路徑配套的軟件工具可供使用。

圖2：賽靈思的軟件開發(fā)工具

這些軟件與硬件結(jié)合起來，就形成了一個(gè)獨(dú)特的“自適應(yīng)計(jì)算平臺”，對于兼具靈活性和高效性的系統(tǒng)來講，采用基于FPGA SoC的自適應(yīng)計(jì)算平臺進(jìn)行開發(fā)，無疑是一個(gè)明智的選擇。

4K智能相機(jī)開發(fā)平臺

選定了自適應(yīng)計(jì)算平臺這樣的基礎(chǔ)開發(fā)架構(gòu)之后，并非萬事大吉，接下來開發(fā)者還將面臨著具體的方案和產(chǎn)品開發(fā)上的挑戰(zhàn)。

一般來講，視覺AI應(yīng)用開發(fā)的流程是這樣的：先選定芯片，搭建一個(gè)原型，初步驗(yàn)證該芯片是否能夠與所需的AI模型兼容；然后是PCB的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成，并在這個(gè)更接近實(shí)際商用的系統(tǒng)平臺上進(jìn)行軟硬件方面的調(diào)優(yōu)加速；最終測試定型后投入量產(chǎn)。

但是實(shí)際開發(fā)中，視覺AI應(yīng)用是多樣化和多層次的，如果每次應(yīng)用開發(fā)都要從芯片級的設(shè)計(jì)開始，再經(jīng)過復(fù)雜的系統(tǒng)整合過程，這需要一個(gè)漫長的研發(fā)周期，且需要一個(gè)完整的硬件、軟件、PCB開發(fā)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的參與，這無形中就抬高了研發(fā)的門檻。

是否能夠讓視覺AI應(yīng)用的開發(fā)，跳過前期的芯片級開發(fā)和PCB設(shè)計(jì)，從一個(gè)更高層級的、比較完整的產(chǎn)品化平臺起步，甚至是直接將這個(gè)開發(fā)平臺作為成熟的產(chǎn)品來使用，簡化整個(gè)開發(fā)流程？安富利的4K智能相機(jī)開發(fā)平臺，就可以滿足你的要求。

智能相機(jī)開發(fā)平臺的特性包括：

具備1300萬像素圖像傳感器以及高性能圖像信號處理芯片

賽靈思 MPSOC強(qiáng)大算力能夠支持大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的部署

Vitis AI開發(fā)工具套件提供成熟且豐富的AI模型庫

內(nèi)嵌于MPSOC的VCU硬核支持超低延時(shí)的AVC/HEVC編解碼

完全對用戶開放基于該平臺的低延時(shí)人臉檢測參考工程源碼

產(chǎn)品化硬件結(jié)構(gòu)能夠更快地將用戶的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品

圖3：智能相機(jī)開發(fā)平臺

我們可以看到，這款智能相機(jī)開發(fā)平臺是基于賽靈思完整的軟硬件自適應(yīng)計(jì)算平臺，有完善的設(shè)計(jì)生態(tài)資源的支撐，有利于加速實(shí)現(xiàn)最終應(yīng)用的開發(fā)……以往讓人望而卻步的應(yīng)用開發(fā)，也就因此變得觸手可及了。

在使用過程中，你既可以將它作為一款成熟的智能相機(jī)直接應(yīng)用在系統(tǒng)方案中，也可以利用其強(qiáng)大的性能和靈活的可擴(kuò)展性，作為一個(gè)“AI-box”開發(fā)平臺來使用，探索更多視覺AI應(yīng)用的可能性。

圖4：基于智能相機(jī)開發(fā)平臺的人臉檢測攝像機(jī)方案

專業(yè)的技術(shù)服務(wù)

有了自適應(yīng)軟硬件平臺加持，選定了智能相機(jī)開發(fā)平臺這樣的開發(fā)利器，如果你還希望視覺AI應(yīng)用開發(fā)更“省事”……別急，我們還有辦法！

作為賽靈思的全球技術(shù)分銷伙伴，以及在視覺AI領(lǐng)域打拼多年的“老司機(jī)”，安富利可以為你提供全方位的應(yīng)用開發(fā)技術(shù)支持，服務(wù)的內(nèi)容包括（且不限于）：提供基于智能相機(jī)開發(fā)平臺的詳細(xì)的Vitis AI應(yīng)用案例；支持AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在客戶板卡上的移植；支持智能相機(jī)的生產(chǎn)和硬件定制化需求；支持基于賽靈思新產(chǎn)品Kria核心板的定制化智能相機(jī)開發(fā)……有了這樣的技術(shù)后盾，你盡可以將更多的精力放在自己的技術(shù)專長或?qū)κ袌鲂枨蟮耐诰蛏稀?/p>

總之，“讓視覺AI應(yīng)用開發(fā)化繁為簡”，這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要高效的平臺、順手的工具，以及專業(yè)化的服務(wù)，掌握了其中的訣竅，再難的設(shè)計(jì)問題也能找到快捷的解決方案。