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应用与解决方案 Applications & Solutions

智能相机

智能相机检验钞票真伪

利用开源软件和模块化嵌入式硬件，快速开发验钞系统。

文/Ricardo Ribalda博士；Qtechnology公司首席固件工程师

传统上，许多视觉系统构建者开 Qtechnology 公司已经用这款相机开 相机内的 FPGA 控制传感器的设
发定制的视觉系统，都是使用现成的 发出了一套执行纸币高速扫描和验证 置，处理图像并通过 PCIe 接口传输
基于 Windows 的 PC 硬件和供应商提 的视觉系统。 捕获的图像。 几项操作由 FPGA 执行，
供的软件库。然而最新的一种发展趋 该应用突出显示了如何通过使用 如图像、白平衡、透视和照明校正，
势是：使用较便宜的嵌入式系统硬件、 具有特定光谱范围的光源扫描纸币、 从而将这些任务从 CPU 中分离出来。
开源操作系统软件（如 Linux）以及 并使用 Qtechnology 相机捕获纸币的 一旦图像经过 FPGA 的预处理，
开源图像处理库（如 OpenCV）。 图像，然后通过检查生成的图像来识 就将通过 PCI Express Gen2 x4 接口传
丹麦相机供应商 Qtechnology 别纸币真伪（见图 1）。为了实现实时 输到 R 系列 SOC。 如果需要进一步
公司最近与美国 AMD 公司和美国 性能，该软件使用 Mentor Embedded 的计算能力，则可以在相机主体内添
Mentor Graphics 公司合作，展示了 Sourcery CodeBench 和 Integrated 加额外的 GPU。 但对于大多数应用
如何使用嵌入式系统和开源软件快 Sourcery Analyzer 进行分析和优化， 来说，R 系列 SOC 的计算能力就足
速而有效地构建这样的工业机器视 以识别和解决功能和性能问题。 够了。
觉应用。 访问系统中 GPU 计算单元的功
在这项展示中，Qtechnology 公 相机和软件 能，是通过开放式计算语言（OpenCL）
司使用的工业相机，采用的是 AMD Qtechnology 相机为模块化产 来实现的，OpenCL 语言是由非营利
公 司的 R 系 列片 上 系统（SoC，此 品，并且包含可以安装各种 CMOS、 技术联盟美国 Khronos Group 维护的
前代号为“Merlin Falcon”），其上运 CCD、InGaAs 和微测辐射热计传感 开放标准，用于编程并在诸如 FPGA、
行 Mentor 嵌入式 Linux 操作系统。 器的多种机头。还有各种相机机身， CPU 和 GPU 之类的设备上执行程序。
从纯 FPGA 系统（QT5012） 类似地，图像传感器的功能可以通过
到包含两个主要计算单元 Video4Linux 访问，这是一组设备驱
（QT5122）的全新系统 ： 动程序和用于在 Linux 系统上支持视
FPGA 和 AMD 的 R 系 列 频捕获的 API。这样能够控制诸如图
SoC，其具有四个 Excavator 像分辨率和帧率等参数，使用户无需
x86 CPU 内核，并且在单 使用专有库。
个芯片上具有 Radeon 图形 由于 Qtechnology 平台的开放架
GPU 和 I/O 控制器。该系 构，开发人员有许多编程选项可供选
统的模块化特性使开发人员 择（见图 3）。首先，可以使用 C 或
可以将机头与机身混合和匹 C++ 创建应用程序。其次，可以通
图1：展示中使用的工业相机，采用AMD R系列SoC，运行 配，以满足其应用需求（见 过连接一些专有的或第三方图像处理
Mentor嵌入式Linux操作系统。Qtechnology已经利用该相机创建
了一套执行纸币高速扫描和验证的视觉系统。 图 2a 和 2b）。 插件部署开源软件，如 GStreamer 来

28 Jul/Aug 2017 视觉系统设计 Vision Systems Design China