嵌入式视觉近年来越来越受欢迎,此类系统具备显而易见的优势,除了材料运营成本较低以外,嵌入式设计还因其精巧的尺寸,为视觉系统的使用方式带来了全新的可能性,正因如此嵌入式视觉才让许多不可能成为了可能。

就像工业4.0环境中的自主运输系统和机器人,自动驾驶汽车或无人机这类有着成本、空间的限制,使得传统的机器视觉无法进入到其中发挥真实的作用。而随着科技的不断发展,机器视觉也开始延伸到“小而精”的领域,嵌入式视觉也就应运而生了。

投入应用的嵌入式视觉

嵌入式系统是专为与大型设备集成而设计的计算机。内置到汽车、医疗器械和消费设备(如智能电视)的计算机都属于嵌入式系统。其实我们可以以一个应用来举个例子:

原先的无人机通常都是应用遥感的方式来进行摄影测量,而应用这种方式通常需要有着大量处理器能力的算法对数据进行捕捉与合并,尽管这种方式创建的地图非常精确,但漫长的处理时间显然并不适用于对突发的灾难进行实时监控,这会极大的影响救援团队的进度,拖延援救的行动,造成更多的损失。

在布伦瑞克技术大学就率先应用了嵌入式视觉,并已经获得研究成果的回馈。研究团队将一个基于ARM的单板计算机和一个板级相机相结合安装在改造后的多功能无人机上,这种改造后的多功能无人机可飞越灾区(如:地震区、水灾城市、火灾现场等)并实时提供地图,救援队可以根据地图来对施救方案进行科学的判断以及规划。这种多功能无人机可根据其操作区域使用现有的地理参考卫星图像来进行定位,并且应用GNSS技术(全球导航卫星系统)或GPS进行指导飞行。

 

布伦瑞克技术大学研究团队开发的多功能无人机

当然,嵌入式视觉不仅可以应用在无人机领域,在生命科学领域也同样发挥着无可替代的作用。正因为嵌入式“小而精”的设计,让手持技术有了飞越性的发展。在皮肤科学中,医生们用嵌入式视觉打开了数字皮肤观察的新纪元,有了新的技术医生们可以根据数字化的图像对皮素色素进行观察、追踪,从而得到更加精确标准的诊断。

相较于传统PC 硬件而言,嵌入式系统既精简又经济实惠。尽管无法更换 SBC 的各组件,但可以使用已连接到GPIO的扩展板来添加其他连接。许多可快速扩展功能的配件板都适用于常用 Raspberry Pi。还提供许多 SBC,它们共享相同的 GPIO 布局。


配件板可连接到 SBC 的 GPIO 引脚来添加 USB 端口(左)和继电器(右)等其他连接

FLIR,助力嵌入式视觉新时代

FLIR BFS板级系列相机简化了用于边缘的视觉应用的开发,通过将最新的 CMOS 传感器与高级自动控制算法配对以进行颜色校正和曝光,Sony Pregius传感器兼具高量子效率和低读取噪声功能,从而能够在光线不足的情况下也可轻松捕获清晰的图像,宽动态范围确保在高对比度场景的阴影和明亮区域都能捕获细节。

强大的板载图像处理功能包括颜色内插、锐化和伽玛矫正,从而降低了主机端的处理要求,支持 IEEE 1588 精确时间协议,可以通过其他启用 IEEE 1588 的设备轻松将 GigE Blackfly S 同步到常用的时间基准。有USB3.1或GigE两种接口,多种镜头接口选择,使用更加方便灵活,相机以其只有指甲盖大小(29×29㎜)为嵌入式视觉提供更小、更轻、更低成本的可能。


FLIR BFS系列板级相机形态


板级安装示意(镜头接口C/CS/M12)