近年來(lái)，機(jī)器視覺(jué)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、軍工、交通、醫(yī)療、金融甚至體育、娛樂(lè)等等行業(yè)都獲得了廣泛的應(yīng)用，將對(duì)我們的生活、生產(chǎn)和工作帶來(lái)革命性的改變。

據(jù)悉，機(jī)器視覺(jué)在中國(guó)起步較晚，在2009年之后才正式進(jìn)入高速發(fā)展期，目前中國(guó)已成為繼美國(guó)、日本之后全球第三大機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)，2015年的時(shí)候，中國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到61.2億元，預(yù)計(jì)在2016-2020年間中國(guó)制造在機(jī)器視覺(jué)上維持20%的增長(zhǎng)率，到2020年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)152億元。

什么是機(jī)器視覺(jué)？

機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的工作原理：通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，可以分為CMOS和CCD兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào);圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)涉及到多門(mén)技術(shù)，最基本的系統(tǒng)也需要照明、成像、圖像數(shù)字化、圖像處理算法、計(jì)算機(jī)軟件硬件等，稍微復(fù)雜一點(diǎn)的系統(tǒng)還會(huì)用到機(jī)械設(shè)計(jì)、傳感器、電子線路、PLC、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)庫(kù)等等。

下面來(lái)給大家總結(jié)一下主流的幾種機(jī)器視覺(jué)圖像處理技術(shù)方案。

1、意法半導(dǎo)體針對(duì)汽車圖形和音視頻功能 Accordo 5處理芯片

Accordo 5產(chǎn)品家族是意法半導(dǎo)體取得市場(chǎng)成功的Accrodo產(chǎn)品線的最新一代產(chǎn)品，集成ARM? Cortex?-A7處理器，各項(xiàng)參數(shù)領(lǐng)先于市場(chǎng)上其它品牌的數(shù)字信息娛樂(lè)芯片。Accordo5系列為設(shè)計(jì)人員提供多種配置選擇，單核Cortex A7支持外部16位高性能DDR3存儲(chǔ)器，以及雙核Cortex-A7支持外部16或者32位高性能DDR3儲(chǔ)存器。

圖形和音視頻功能是Accordo 5 最突出的功能，雖然主打中檔汽車市場(chǎng)，但是500MHz 3D圖形處理器內(nèi)核使其圖形處理性能遠(yuǎn)超同級(jí)產(chǎn)品。系統(tǒng)架構(gòu)支持1080p分辨率的2D和3D圖形，常用格式包括OpenVG、OpenGLES-2.0，具有圖形效果功能。高性能音頻DSP、六個(gè)立體聲模擬聲道和支持多個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的音頻接口，內(nèi)置顯示控制器支持全高清分辨率的TFT-LCD觸屏。

高性能的音視頻處理能提具體體現(xiàn)，例如可以同時(shí)顯示用戶界面、倒車影像、導(dǎo)航地圖、視頻預(yù)覽。播放功能支持H.264 和DivX?等主要視頻編碼格式，以及涉及圖形混合覆蓋等圖效處理的2D和3D圖形。新產(chǎn)品提供USB接口和SD存儲(chǔ)卡接口。此外，Accordo 5 系列產(chǎn)品還可以讓智能手機(jī)與車載系統(tǒng)交互，投屏在車載顯示屏幕上安全查看或使用手機(jī)上的內(nèi)容，例如音樂(lè)和導(dǎo)航服務(wù)。

另外在安全性方面，內(nèi)部集成一個(gè)ARM Cortex-M微控制器，專門(mén)管理數(shù)字儀表盤(pán)與汽車主網(wǎng)絡(luò)之間的CAN接口的安全。Accordo 5芯片集成三個(gè)CAN端口，其中一個(gè)支持最新的CAN FD 高速傳輸標(biāo)準(zhǔn)，片上硬件密碼加速器支持SHA-2、PK和 AES加密算法，一次性可編程(OTP)存儲(chǔ)器用于保存主密鑰，防止數(shù)據(jù)被惡意篡改。這款微控制器的待機(jī)電流極小，整個(gè)芯片的功耗都經(jīng)過(guò)精心優(yōu)化，從而最大限度降低對(duì)汽車的電池消耗。

Accordo 5產(chǎn)品家族由STA1275、STA1285和STA1295三款產(chǎn)品組成。 其中，STA1295搭載雙核Cortex-A7處理器，并采用19mm x 19mm x 1.7mm LFBGA529封裝。

2、賽靈思(Xilinx)Zynq-7000 SoC 平臺(tái)

Xilinx All Programmable 解決方案與 Zynq?-7000 All Programmable SoC 平臺(tái)支持各種機(jī)器視覺(jué)接口，如 GigEVision、基于 LVDS 的 CameraLink 以及新興 USB3 技術(shù)等。單芯片處理技術(shù)可提供高度靈活的 IO 結(jié)構(gòu)，而雙核 Cortex A9 處理器則支持分析與系統(tǒng)軟件。

Xilinx 智能解決方案不僅包括 All Programmable FPGA 和 SoC，而且還含有一系列可定制的 SmartCORE 和 LogiCORE IP 核，能夠充分滿足您獨(dú)特的市場(chǎng)需求。Xilinx Vivado? Design Suite配合高度集成的開(kāi)發(fā)工具流程，并采用 OpenCV 庫(kù)、Vivado 高層次綜合和 IP Integrator，與 AISC 和 ASSP 解決方案相比，可更加快速靈活地向市場(chǎng)推出最具差異化的產(chǎn)品，同時(shí)降低風(fēng)險(xiǎn)和擁有成本。

下圖主要演示圖像處理、分析、定制 IP 以及高靈活機(jī)器視覺(jué)接口在單芯片上的集成實(shí)例，其可大幅降低材料清單成本，顯著提高系統(tǒng)性能。

主要特性：

高分辨率 VGA 至500 萬(wàn)像素傳感器

改變分辨率支持 5-120 fps

圖像信號(hào)處理

寬動(dòng)態(tài)范圍

智能視頻分析

低資源占用 H.264 編碼

靈活的視頻輸出接口

總結(jié)

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，已經(jīng)逐漸成為一門(mén)新興的綜合性技術(shù)，在汽車輔助駕駛、工業(yè)自動(dòng)化控制、圖像圖形辨識(shí)等方面領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也提高了設(shè)備裝置的自動(dòng)化、智能化水平，設(shè)備的可靠性和效率也得到了更進(jìn)一步的提高。相信在不久之后，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)會(huì)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。