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具有模塊化硬件的圖像處理嵌入式系統
具有模塊化硬件的圖像處理嵌入式系統
隨著工業自動化、汽車技術、遙感等的進步，圖像處理在許多嵌入式系統中占據中心位置。由于許多具有永久正常運行時間的成像系統的質量低下，因此使用較舊的視頻系統進行圖像處理是困難的或不可能的。因此，可以開發較舊的相機系統來感測位置和運動（例如，自動安全系統），但由于視頻幀速率低且質量低，因此無法對捕獲的圖像進行其他處理。
較新的系統提供具有更高幀速率和更高分辨率圖像的視頻，但這些系統仍需要直接連接到計算機才能啟用任何有用的圖像處理應用程序。今天，帶有專用 GPU 的較新硬件模塊可以在嵌入式系統中執行圖像處理任務，而無需直接連接到桌面、服務器或云。這些嵌入式系統仍然需要合適的板卡來與這些硬件模塊連接，但使用合適的設計工具，您可以輕松地為您的圖像處理嵌入式系統創建新板卡并將其部署在邊緣。
嵌入式系統中的圖像處理應用
用于高級圖像處理應用程序的嵌入式系統，尤其是涉及機器學習或 AI 模型的應用程序，需要強大的處理能力和內存以及高分辨率視頻。理想情況下，這些功能應該集成到一個具有小尺寸和大量板載內存的單一封裝中，用于存儲數據。添加到此網絡或無線連接，您就擁有強大的基于機器學習的圖像處理系統所需的所有元素。
許多希望在該領域開發新產品的設計師當然可以為他們的產品設計定制板，但還有其他選擇。大多數開發板（例如 Arduino）將您允許的外形和功能限制在可以通過標準接頭或 USB 連接的模塊上。您還將僅限于運行相當簡單的低延遲機器學習模型。這適用于處理靜止圖像，但這些更簡單的系統不適用于視頻處理。
更好的方法是圍繞更強大的 GPU 模塊設計電路板。NVIDIA 的 AI 專用板卡是構建圖像處理嵌入式系統的理想硬件平臺。這些模塊在 ARM Cortex 架構上運行，嵌入式軟件開發人員會找到大量資源來為這些模塊構建固件。開箱即用，它們可用于并行運行多個神經網絡。以下是您可以使用 NVIDIA 模塊在嵌入式環境中構建和運行的一些應用程序：
圖像識別。這涉及識別圖像中的特定特征。這是下面列出的兩種圖像處理技術的基本部分。一些常見的任務包括邊緣檢測（例如，使用 Canny 過濾或拉普拉斯算子）或人臉檢測。
圖像分割。此任務旨在將圖像分割為特定特征。一個很好的例子是姿勢識別，其中必須識別圖像中的特定身體部位，然后使用這些身體部位的排列來確定人體的姿勢。
圖像分類。在這里，圖像根據它們包含的特征進行分類。示例應用包括基于面部特征的情感分析和生產線上的質量控制。我最近回顧了一篇關于使用神經網絡圖像分類進行腫瘤檢測的研究文章；這種類型的應用程序可以很容易地部署在 NVIDIA 的一個模塊上。
這些應用程序的模型可以建立在神經網絡之上或使用其他機器學習技術。您可以在嵌入式系統中使用大量開源庫；如今，由于有大量可用的機器學習、圖像處理、人工智能和分析庫，Python 成為這些應用程序的首選語言。借助強大的基于 GPU 的 COM（如 Jetson Nano），您將擁有以低延遲對連續視頻幀執行上述圖像處理應用程序所需的處理能力。
圖像處理嵌入式系統的電路板設計
如果您對快速部署可擴展的圖像處理嵌入式系統感興趣，Gumstix 的 Jetson Snapshot 板是適用于各種應用程序的理想系統。該板包括一個帶有 4 GB RAM 的四核 ARM A57 處理器，為運行圖像處理模型提供了充足的內存。該板還包括 4 個用于 Jetson Nano COM 的插槽，每個插槽都支持 4 個與 Raspberry Pi 攝像頭模塊 V2 兼容的垂直攝像頭連接器。然后可以使用千兆以太網或 WiFi 將該系統連接到本地網絡。
Gumstix 的 Jetson 快照板。該板在單板中提供多達 16 個 1080p 30fps 視頻流。
如果您需要為 Jetson Nano COM 定制板，那么您應該考慮采用模塊化設計方法。這允許您圍繞強大的基于 GPU 的 COM 為圖像處理應用程序構建自定義板。您還可以集成一系列傳感器、無線通信功能（WiFi、LoRaWAN、ZigBee、藍牙等）、功率調節模塊和其他外圍設備。
模塊化設計方法允許您在設計電路板時利用模塊之間的標準化電氣連接。如果您是AI 企業家，但不是 PCB 設計專家，則可以專注于為您的產品設計功能和用戶體驗；您的設計工具將處理其余的工作。如果您是一名軟件工程師，您可以專注于使用標準化庫為您的產品開發代碼。Upverter 中的模塊化設計工具非常適合模塊化 SBC 設計；這些強大的設計工具可讓您在幾分鐘內創建功能齊全、可完全制造的基于 AI 的圖像處理解決方案。
在 Upverter 中進行圖像處理的具有 AI 功能的板
如果您對使用模塊化設計工具開發圖像處理嵌入式系統感興趣，Upverter中的Jetson Nano COM 是開始創建下一個產品的好地方。這個特殊的 COM 為尖端的 AI 和圖像處理應用程序提供了巨大的處理能力。Upverter 還允許您訪問廣泛的行業標準 COM 和流行模塊，使您能夠為幾乎所有嵌入式 AI 應用程序創建生產就緒硬件。