機(jī)器視覺在汽車電子方向的應(yīng)用解決方案

近年來，機(jī)器視覺在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、軍工、交通、醫(yī)療、金融甚至體育、娛樂等等行業(yè)都獲得了廣泛的應(yīng)用，將對我們的生活、生產(chǎn)和工作帶來革命性的改變。

據(jù)悉，機(jī)器視覺在中國起步較晚，在2009年之后才正式進(jìn)入高速發(fā)展期，目前中國已成為繼美國、日本之后全球第三大機(jī)器視覺市場，2015年的時候，中國機(jī)器視覺市場規(guī)模已達(dá)到61.2億元，預(yù)計在2016-2020年間中國制造在機(jī)器視覺上維持20%的增長率，到2020年市場規(guī)模將達(dá)152億元。

什么是機(jī)器視覺？

機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。

機(jī)器視覺系統(tǒng)的工作原理：通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，可以分為CMOS和CCD兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號;圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。

機(jī)器視覺系統(tǒng)涉及到多門技術(shù)，最基本的系統(tǒng)也需要照明、成像、圖像數(shù)字化、圖像處理算法、計算機(jī)軟件硬件等，稍微復(fù)雜一點的系統(tǒng)還會用到機(jī)械設(shè)計、傳感器、電子線路、PLC、運(yùn)動控制、數(shù)據(jù)庫等等。

下面來給大家總結(jié)一下主流的幾種機(jī)器視覺圖像處理技術(shù)方案。

1、意法半導(dǎo)體針對汽車圖形和音視頻功能 Accordo 5處理芯片

Accordo 5產(chǎn)品家族是意法半導(dǎo)體取得市場成功的Accrodo產(chǎn)品線的最新一代產(chǎn)品，集成ARM? Cortex?-A7處理器，各項參數(shù)領(lǐng)先于市場上其它品牌的數(shù)字信息娛樂芯片。Accordo5系列為設(shè)計人員提供多種配置選擇，單核Cortex A7支持外部16位高性能DDR3存儲器，以及雙核Cortex-A7支持外部16或者32位高性能DDR3儲存器。

圖形和音視頻功能是Accordo 5 最突出的功能，雖然主打中檔汽車市場，但是500MHz 3D圖形處理器內(nèi)核使其圖形處理性能遠(yuǎn)超同級產(chǎn)品。系統(tǒng)架構(gòu)支持1080p分辨率的2D和3D圖形，常用格式包括OpenVG、OpenGLES-2.0，具有圖形效果功能。高性能音頻DSP、六個立體聲模擬聲道和支持多個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的音頻接口，內(nèi)置顯示控制器支持全高清分辨率的TFT-LCD觸屏。

高性能的音視頻處理能提具體體現(xiàn)，例如可以同時顯示用戶界面、倒車影像、導(dǎo)航地圖、視頻預(yù)覽。播放功能支持H.264 和DivX?等主要視頻編碼格式，以及涉及圖形混合覆蓋等圖效處理的2D和3D圖形。新產(chǎn)品提供USB接口和SD存儲卡接口。此外，Accordo 5 系列產(chǎn)品還可以讓智能手機(jī)與車載系統(tǒng)交互，投屏在車載顯示屏幕上安全查看或使用手機(jī)上的內(nèi)容，例如音樂和導(dǎo)航服務(wù)。

另外在安全性方面，內(nèi)部集成一個ARM Cortex-M微控制器，專門管理數(shù)字儀表盤與汽車主網(wǎng)絡(luò)之間的CAN接口的安全。Accordo 5芯片集成三個CAN端口，其中一個支持最新的CAN FD 高速傳輸標(biāo)準(zhǔn)，片上硬件密碼加速器支持SHA-2、PK和 AES加密算法，一次性可編程(OTP)存儲器用于保存主密鑰，防止數(shù)據(jù)被惡意篡改。這款微控制器的待機(jī)電流極小，整個芯片的功耗都經(jīng)過精心優(yōu)化，從而最大限度降低對汽車的電池消耗。

Accordo 5產(chǎn)品家族由STA1275、STA1285和STA1295三款產(chǎn)品組成。 其中，STA1295搭載雙核Cortex-A7處理器，并采用19mm x 19mm x 1.7mm LFBGA529封裝。

2、賽靈思(Xilinx)Zynq-7000 SoC 平臺

Xilinx All Programmable 解決方案與 Zynq?-7000 All Programmable SoC 平臺支持各種機(jī)器視覺接口，如 GigEVision、基于 LVDS 的 CameraLink 以及新興 USB3 技術(shù)等。單芯片處理技術(shù)可提供高度靈活的 IO 結(jié)構(gòu)，而雙核 Cortex A9 處理器則支持分析與系統(tǒng)軟件。

Xilinx 智能解決方案不僅包括 All Programmable FPGA 和 SoC，而且還含有一系列可定制的 SmartCORE 和 LogiCORE IP 核，能夠充分滿足您獨特的市場需求。Xilinx Vivado? Design Suite配合高度集成的開發(fā)工具流程，并采用 OpenCV 庫、Vivado 高層次綜合和 IP Integrator，與 AISC 和 ASSP 解決方案相比，可更加快速靈活地向市場推出最具差異化的產(chǎn)品，同時降低風(fēng)險和擁有成本。

下圖主要演示圖像處理、分析、定制 IP 以及高靈活機(jī)器視覺接口在單芯片上的集成實例，其可大幅降低材料清單成本，顯著提高系統(tǒng)性能。

主要特性：

高分辨率 VGA 至500 萬像素傳感器

改變分辨率支持 5-120 fps

圖像信號處理

寬動態(tài)范圍

智能視頻分析

低資源占用 H.264 編碼

靈活的視頻輸出接口

總結(jié)

機(jī)器視覺技術(shù)經(jīng)過二十多年的發(fā)展，已經(jīng)逐漸成為一門新興的綜合性技術(shù)，在汽車輔助駕駛、工業(yè)自動化控制、圖像圖形辨識等方面領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時也提高了設(shè)備裝置的自動化、智能化水平，設(shè)備的可靠性和效率也得到了更進(jìn)一步的提高。相信在不久之后，機(jī)器視覺技術(shù)會在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。