NI 的視覺開發(fā)模塊和視覺助手讓機器視覺從構思到原型再到應用部署一路通暢。

視覺系統(tǒng)正在成為主流。技術的成本／效益分析及合理應用已發(fā)展到這樣的階段： 工程師正在將視覺功能運用到各種應用中，從無人駕駛汽車到消費類電子產(chǎn)品質(zhì)量檢測系統(tǒng)無所不包。這種大規(guī)模采用正在推動視覺走出實驗室，走進嵌入式系統(tǒng)和工廠車間。所部署的系統(tǒng)往往需要與控制環(huán)路中的 I/O、廣泛分布的大量攝像頭或視覺功能實現(xiàn)高級同步。隨著工藝和應用的日趨復雜化，視覺系統(tǒng)正在要求更快、更高級的處理以及更嚴格的時序與同步。

為滿足這些要求，視覺系統(tǒng)設計人員正日漸依賴由實時處理器、FPGA、GPU 或 DSP 處理單元構成的異構處理平臺處理專門的任務，滿足 I/O要求和處理性能需求。智能相機、圖像采集卡和視覺系統(tǒng)都使用異構架構來滿足應用要求。

FPGA 具備的并行處理功能，例如賽靈思 All Programmable FPGA 系列提供的并行處理功能，自然適用于實現(xiàn)大量圖像處理算法的。FPGA 可用于同時執(zhí)行高數(shù)據(jù)強度處理和高速傳感器測量。此外，這類器件時延極低，這對視覺應用來說極為重要，因為時延會增大根據(jù)圖像數(shù)據(jù)做出決策所需的時間。FPGA 有助于避免抖動，因此可作為高確定性的處理單元。

但是構建包含一個 FPGA 的異構系統(tǒng)會給系統(tǒng)設計人員帶來嚴重的編程難題。在上市時間的重壓下，視覺系統(tǒng)設計人員要能夠迅速構建具有復雜特性的解決方案原型。在異構系統(tǒng)上編程需要這樣一種工具： 在目標硬件上編譯和運行算法之前，其不僅可幫助領域?qū)＜以诙鄠€平臺上設計 IP 功能，而且還可幫助他們測試視覺算法。該工具應該支持： 在整個原型設計過程中能夠輕松訪問吞吐量及資源使用信息。

NI 把這稱之為算法工程。采用該工藝技術，領域?qū)＜遥杉芯鉀Q手里的難題，不必關注底層硬件技術。NI 具有視覺助手的視覺開發(fā)模塊 (VDM) 能夠為您提供支持視覺助手的視覺開發(fā)功能。

配備視覺助手的 VDM 有助于快速完成原型設計、代碼生成、FPGA 資源估算、自動代碼并行化以及并行數(shù)據(jù)流同步化（針對時延均衡等任務）。VDM 包含超過 50 種 FPGA 圖像處理功能以及在處理器與 FPGA 之間高效傳輸圖像的功能。您可使用 VDM 中的視覺助手迅速設計 FPGA 視覺應用原型，開發(fā) FPGA 視覺應用。

基于配置的原型設計
視覺助手是一種基于配置的原型設計工具，可幫助您迭代圖像處理算法，查看參數(shù)調(diào)整如何影響圖像。有了視覺助手，您可以在圖像流水線中的每一個視覺模塊后顯示輸出（處理后的圖像）（圖 1）。您可使用該工具測試不同圖像集上的不同算法和參數(shù)，無需編譯 IP，因此可顯著減少設計視覺算法所需的時間。

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圖 1 — 能夠估算器件利用率的視覺助手

您可使用視覺助手測試原型設計環(huán)境中算法的結果和所部署代碼的結果，以確保實現(xiàn)方案可獲得相同的結果。

NI 已經(jīng)定制了用于滿足 FPGA 編程人員要求的工具。在 FPGA 上構建任何算法時，主要考慮因素是 FPGA 架構上的資源消耗、流水線的時延以及在特定架構上該算法可實現(xiàn)的最高頻率。視覺助手通過為圖像流水線中的每個模塊提供所消耗資源的估算，起到幫助作用。您可使用該工具測試原型設計環(huán)境中算法的結果和所部署代碼的結果，以確保實施方案能夠獲得相同的結果。

一個考慮因素是把多大的內(nèi)核用于圖像濾波運算。內(nèi)核大小的選擇會影響流水線中資源的使用和時延情況，較大的內(nèi)核一般比較小的內(nèi)核需要的資源更多。

要為應用選擇最合適的內(nèi)核大小，您可使用視覺助手進行實驗，直到您在最小資源耗用和最大性能方面取得最理想的結果。如圖 1 所示視覺 IP 功能實時估算是原型設計過程中的一個必備功能。

視覺開發(fā)模塊的視覺 FPGA IP可讓開發(fā)人員使用大規(guī)模并行處理和 Vivado 高層次綜合工具在 FPGA 上實現(xiàn)全面流水線的低時延架構優(yōu)化型視覺功能。