1、 Copyright 2013 Xilinx.眼见为实：眨眼之间便能完成的高性能机器视觉设计 Copyright 2014 Xilinx.Xilinx 机器视觉架构 Machine Vision Architecture 机器视觉的硬件实现 vs. 软件实现Silicon Software VisualApplets 高层次 FPGA 图像处理的解决方案 基于 Zynq-7000 All Programmable SoC的应用实例Demo演示日程安排 Copyright 2014 Xilinx.产品生产与制造其他非制造业机器视觉产品什 么是机器视觉？智能交通管理 条码扫描器 验钞机 仿 真运动
2、 Copyright 2014 Xilinx.机器视觉架构机器视觉系统可用于： 采集图像 分析图像 进行决策传统方法 用帧捕获器捕获图像 用 PC分析和控制帧捕获器 FPGA 速度、带宽、接口图像分析 PC 软件算法、 OpenCV或其他功能PC帧捕获器摄像头FPGA FPGA Copyright 2014 Xilinx.硬件 软件平台 现场可编程门阵列 (FPGA) 处理器给机器视觉带来的优势- 速度- 灵活的 IO- 高能效 (1%)- 贮藏寿命长- 封装小- 易于编程- 开源算法机器视觉功能像素级处理- 图像增强- 特征提取帧级处理- 特征处理- 决策设计方法 硬件描述语言- VHDL或
3、 Verilog C、 C+、 OpenCV软硬件对比 Copyright 2014 Xilinx.FPGA用于 高速实时应用处理器用于软件环境All Programmable SoC智能 视觉 (Smarter Vision)结合软硬件优点FPGA 处理器All Programmable系统 Copyright 2014 Xilinx.Zynq-7000 All Programmable SoC 采用 1 GHz ARM 双核 Cortex-A9 MPCore处理器FPGA拥有 2.8-44.4万个 逻辑单元，80-2020个 DSP SliceI速度级 （ -40 到 100 ）主要特性用
4、于机器视觉的优先考虑因素系统集成（三芯片合一）PCIe Gen 2x8选项2 GigEthernet、 SPI、 USB、 I2CDDR3、 DDR2、 LPDDR2最小封装 尺寸为 13x13 IO数从 86到 400以上不等FPGA 双 ARM Cortex-A9I/O Copyright 2014 Xilinx.仿真产品线工艺两 套采用同一软件的完全 相同的紧凑型智能视觉 系统其中 一套系统采用硬件加速，另一套不支持硬件加速SPS/IPC驱动器演示在赛灵思 Youku频道上观看完整演示 Copyright 2014 Xilinx.纯 软件智能视觉系统运行在 ARM Cortex-A9上的
5、 HALCON机器视觉软件未使用 FPGA结果：帧速率为 16帧 /秒，错误率达 50% （帧速率： 8帧 /秒 ， 分辨率：1920x720）FPGA 双 ARM Cortex-A9IO外设Zynq-7020 All Programmable SoC Copyright 2014 Xilinx.将 FPGA用于图像处理以 90帧 /秒的帧速率运行且未出错采用 硬件加速的智能视觉系统FPGA 双 ARM Cortex-A9IO外设Zynq-7020 All Programmable SoC Copyright 2014 Xilinx.学习用硬件描述语言编程或使用 Silicon Softwar
6、e公司提供的 “Visual Applets GUI”- 提高生产力- 超过 200个机器视觉运算符- 直接映射到 FPGA如何将 FPGA用于机器视觉 ? Copyright 2013 Xilinx.眼见为实：眨眼之间便能完成的高性能机器视觉设计 Copyright 2014 Xilinx.为何使用 FPGA处理 ?FPGA具有如下优点 极其强大的图像处理能力 (高度并行和管 线处理 ) 非常适用于嵌入式系统 (功耗低 ) 时延极低 实时处理目前的难题 FPGA编程和验证难度大，易出错，耗时长 FPGA专家匮乏VisualApplets - 克服高级机器视觉编程难题解决方案- 简便 易用的高
7、级设计工具： Copyright 2014 Xilinx.VisualApplets 面向最终客户的 FPGA图像处理特性 设计 周期极短 无 硬件 依 赖性优势 产品上市时间短 降低风险 维护简单运行应用构思15分钟用户 软件工程师 应用工程师 机器视觉专家- 无需 FPGA编程技能！ Copyright 2014 Xilinx.PCB检测 大范围卷积运算，模板比对 比 GPU处理速度快 30倍 (约 400G运算 /秒 )卷料生产检测 (Web Inspection) / 平面检测 缺陷检测 自动卷积运算印刷检测 高质量色彩滤镜和色彩空间转换 多种触发方式使 用 激光扫描进行 3D物体轮廓
8、重构 智能化比对滤镜如峰值 探测及重 心 测 量 通过使用 FPGA大幅降低带宽消耗- 降 低后期处理带宽需求VisualApplets 应用实例 Copyright 2014 Xilinx.实时处理系统 通过现场总线接口直接控制硬件扩展 串行通讯协议 激光位置及强度控制，空气阀控制，喷射机制，机器人导航 安保 车辆牌号读取 高 速记录及图像压缩以及更多更多 VisualApplets 更多应用实例大型滤 镜 ， BLOB分析 ， JPEG，TRIANGULATION， 二值化 ， 色彩空间转换 ， I/O CONTROL， 大量触发方式 ， FFT， 实时控制 Copyright 2014
9、Xilinx.高级设计入门 图形用户界面 将处理运算符和可参数化链路相结合完成应用设计 - 构建 数据管线特性 数据 模块 和属性 的继承 自动 管线 调整和同步 自动并行处理实现目标带宽 提供 200个以上的图像处理运算符 抽象编程与 FPGA编程代码效率高 - 接近 HDL编程，比如： 高度 通用的实现方案 面向对象的 HDLVisualApplets 设计入门 Copyright 2014 Xilinx.高级 模拟 直观 : 模拟源 和 查看器 布置方便 快速 : 基于软件的高级仿真 逼真 : 处理图像文件而非信号带宽分析器 用户可设定输入带宽 定位 瓶颈一体化设计规则检查 定位链路和参
10、数错误 死锁告警即时 FPGA资源 推算 器一键点击构建 自动集成赛灵思布局布线工具 生成 FPGA 比特流（ Applets ） 生产软件 访问 层（ 运行时间 ）VisualApplets 设计验证 Copyright 2014 Xilinx.eVA硬件选择 FPGA视觉处理器 = 直接采购 图像采集卡或使用 embedded VisualApplets (eVA)支持 的硬件VisualApplets - 目标平台帧捕获器 赛灵思 Spartan赛灵思 Virtex赛灵思 KintexFPGA处理器 Camera Link Gigabit Ethernet Vision CoaXPres
11、s Camera Link HS LVDS 第三方硬件 eVA配套的 用户定制嵌入式 系统 Copyright 2014 Xilinx.嵌入式 VisualApplets. 系 VisualApplets的扩展. 允许 用户向 VisualApplets添加任何嵌入式硬件平台. 便于不受约束地使用新型硬件平台为何把 VisualApplets移植到嵌入式平台 ?无需使用基于 PC的帧捕获器就能发挥 VisualApplets的全部优势：无需使用 PC避 免线缆瓶颈 在源头完成高性能处 理打造出小型高能效系统embedded VisualApplets（ eVA） Copyright 2014
12、Xilinx.VisualApplets内核位于用户的胶合逻辑内部I/O描述 = 接口思路：把用户的胶合逻辑当作固件部分添加到VisualApplets 中embedded VisualApplets（ eVA）eVA平台FPGA目标平台智能摄像头帧捕获器协处理器胶合逻辑I/O描述安装平台运行时间接口FPGA设计和软件接口VA内核 Copyright 2014 Xilinx.第一步 : 编写平台描述以 XML文件定义端口，存储器接口， FPGA类型，约束等第二步 : 生成 eVA平台安装程序植入 VisualApplets第三步 : 在 VisualApplets中设计你的应用获得 Visua
13、lApplets的所有优势，无需 FPGA专业技能第四步 : 构建生成比特流比特流文件及软件访问接口（ C语言代码或者 GenICam）嵌入式 VisualApplets 工作流程myPlatformPlugIn.exeVisualAppletsbitfileSW Interface Copyright 2014 Xilinx.在 FPGA上进行图像处理 用于封包类型检测的 直方图 分析归档 用于定位的区块分析 进行模板模式匹配以确定方向 处理编码器信号，生成触发信号 后处理，实现 HDMI可视化性能 帧速率为 90fps，分辨率达 1920 x 720 - 124MP/s 60Hz HDMI
14、 RGB输出应用实例 在 Zynq7000上运行 eVA0 20 40 60 80 100使用 VA纯 ARMFPS Copyright 2013 Xilinx.VisualApplets 演示 Copyright 2014 Xilinx. 在赛灵思 Youku频道 观看软硬件对比视频 访问 赛灵思机器视觉网站 访问 Zynq All Programmable SoC 网页 立即着手应用 VisualApplets 联系 赛灵思 或 Silicon Software公司 了解更多信息如欲了解更多信息，敬请 Copyright 2014 Xilinx.追随赛灵思的脚步，紧跟 FPGA尖端技术尽情释放设计的所有潜能！中文社区 中文社交媒体 中文论坛与微博http:/ FPGA world 21icSina Micro-bloghttp:/ (office phone)400-880-0218(mobile phone)
