24小时联系电话:18217114652、13661815404
中文
技术专题
具有模块化硬件的图像处理嵌入式系统
具有模块化硬件的图像处理嵌入式系统
随着工业自动化、汽车技术、遥感等的进步，图像处理在许多嵌入式系统中占据中心位置。由于许多具有永久正常运行时间的成像系统的质量低下，因此使用较旧的视频系统进行图像处理是困难的或不可能的。因此，可以开发较旧的相机系统来感测位置和运动（例如，自动安全系统），但由于视频帧速率低且质量低，因此无法对捕获的图像进行其他处理。
较新的系统提供具有更高帧速率和更高分辨率图像的视频，但这些系统仍需要直接连接到计算机才能启用任何有用的图像处理应用程序。今天，带有专用 GPU 的较新硬件模块可以在嵌入式系统中执行图像处理任务，而无需直接连接到桌面、服务器或云。这些嵌入式系统仍然需要合适的板卡来与这些硬件模块连接，但使用合适的设计工具，您可以轻松地为您的图像处理嵌入式系统创建新板卡并将其部署在边缘。
嵌入式系统中的图像处理应用
用于高级图像处理应用程序的嵌入式系统，尤其是涉及机器学习或 AI 模型的应用程序，需要强大的处理能力和内存以及高分辨率视频。理想情况下，这些功能应该集成到一个具有小尺寸和大量板载内存的单一封装中，用于存储数据。添加到此网络或无线连接，您就拥有强大的基于机器学习的图像处理系统所需的所有元素。
许多希望在该领域开发新产品的设计师当然可以为他们的产品设计定制板，但还有其他选择。大多数开发板（例如 Arduino）将您允许的外形和功能限制在可以通过标准接头或 USB 连接的模块上。您还将仅限于运行相当简单的低延迟机器学习模型。这适用于处理静止图像，但这些更简单的系统不适用于视频处理。
更好的方法是围绕更强大的 GPU 模块设计电路板。NVIDIA 的 AI 专用板卡是构建图像处理嵌入式系统的理想硬件平台。这些模块在 ARM Cortex 架构上运行，嵌入式软件开发人员会找到大量资源来为这些模块构建固件。开箱即用，它们可用于并行运行多个神经网络。以下是您可以使用 NVIDIA 模块在嵌入式环境中构建和运行的一些应用程序：
图像识别。这涉及识别图像中的特定特征。这是下面列出的两种图像处理技术的基本部分。一些常见的任务包括边缘检测（例如，使用 Canny 过滤或拉普拉斯算子）或人脸检测。
图像分割。此任务旨在将图像分割为特定特征。一个很好的例子是姿势识别，其中必须识别图像中的特定身体部位，然后使用这些身体部位的排列来确定人体的姿势。
图像分类。在这里，图像根据它们包含的特征进行分类。示例应用包括基于面部特征的情感分析和生产线上的质量控制。我最近回顾了一篇关于使用神经网络图像分类进行肿瘤检测的研究文章；这种类型的应用程序可以很容易地部署在 NVIDIA 的一个模块上。
这些应用程序的模型可以建立在神经网络之上或使用其他机器学习技术。您可以在嵌入式系统中使用大量开源库；如今，由于有大量可用的机器学习、图像处理、人工智能和分析库，Python 成为这些应用程序的首选语言。借助强大的基于 GPU 的 COM（如 Jetson Nano），您将拥有以低延迟对连续视频帧执行上述图像处理应用程序所需的处理能力。
图像处理嵌入式系统的电路板设计
如果您对快速部署可扩展的图像处理嵌入式系统感兴趣，Gumstix 的 Jetson Snapshot 板是适用于各种应用程序的理想系统。该板包括一个带有 4 GB RAM 的四核 ARM A57 处理器，为运行图像处理模型提供了充足的内存。该板还包括 4 个用于 Jetson Nano COM 的插槽，每个插槽都支持 4 个与 Raspberry Pi 摄像头模块 V2 兼容的垂直摄像头连接器。然后可以使用千兆以太网或 WiFi 将该系统连接到本地网络。
Gumstix 的 Jetson 快照板。该板在单板中提供多达 16 个 1080p 30fps 视频流。
如果您需要为 Jetson Nano COM 定制板，那么您应该考虑采用模块化设计方法。这允许您围绕强大的基于 GPU 的 COM 为图像处理应用程序构建自定义板。您还可以集成一系列传感器、无线通信功能（WiFi、LoRaWAN、ZigBee、蓝牙等）、功率调节模块和其他外围设备。
模块化设计方法允许您在设计电路板时利用模块之间的标准化电气连接。如果您是AI 企业家，但不是 PCB 设计专家，则可以专注于为您的产品设计功能和用户体验；您的设计工具将处理其余的工作。如果您是一名软件工程师，您可以专注于使用标准化库为您的产品开发代码。Upverter 中的模块化设计工具非常适合模块化 SBC 设计；这些强大的设计工具可让您在几分钟内创建功能齐全、可完全制造的基于 AI 的图像处理解决方案。
在 Upverter 中进行图像处理的具有 AI 功能的板
如果您对使用模块化设计工具开发图像处理嵌入式系统感兴趣，Upverter中的Jetson Nano COM 是开始创建下一个产品的好地方。这个特殊的 COM 为尖端的 AI 和图像处理应用程序提供了巨大的处理能力。Upverter 还允许您访问广泛的行业标准 COM 和流行模块，使您能够为几乎所有嵌入式 AI 应用程序创建生产就绪硬件。