Systèmes intégrés pour la vision artificielle
Qu'est-ce qu'un système intégré ?
Les systèmes intégrés sont des ordinateurs conçus pour être intégrés dans des équipements plus grands. Les ordinateurs intégrés dans des voitures, des instruments médicaux et des appareils de consommation comme les télévisions connectées sont tous des exemples de systèmes intégrés. La tendance actuelle en termes de matériel informatique pour les ordinateurs intégrés sont les ordinateurs à carte unique compacts (SBC) basés sur des processeurs ARM exploités par Linux. Les systèmes sur modules (SOM) associés avec des cartes de support spécifiques aux applications sont également répandus, et pour les applications pour lesquelles un petit ordinateur puissant est nécessaire, les SBC et les SOM construits avec des processeurs de x64 font parfaitement l'affaire.
x64 ou ARM
Choisir du matériel informatique x64 ou ARM peut avoir un impact important sur plusieurs aspects d'un système de vision.
Les processeurs x64, notamment la série Intel Core, sont les processeurs standard des ordinateurs de bureau. Ils fonctionnent avec les systèmes d'exploitation Windows et Linux ainsi qu'avec la plupart des principales bibliothèques de tiers. Les processeurs X64 ont plus de puissance de calcul que les processeurs ARM classiques, mais ils consomment également plus d'énergie.
Les processeurs ARM utilisés par les SBC sont généralement regroupés sous forme de système sur une puce (SoC). En plus des cœurs de CPU, les SoC comprennent de la mémoire, du traitement du signal, de la mise en réseau, de l’USB et d’autres E/S. La plupart des SoC utilisés dans les systèmes intégrés étaient à l'origine conçus pour les téléphones mobiles.Les SoC ARM sont moins puissants que les processeurs x64, mais beaucoup plus compacts et économes en énergie. Le support logiciel pour l'architecture ARM est limité (par ex : Windows n'est pas pris en charge sur ARM). De nombreuses distributions Linux sont disponibles pour ARM, bien que tous les logiciels et pilotes de périphériques ne soient pas pris en charge.
Le SDV Spinnaker de FLIR prend en charge le matériel ARM et x64.
Avantages des systèmes intégrés
Comparés au matériel informatique traditionnel, les systèmes intégrés sont compacts et peu coûteux. Bien que les composants individuels des SBC ne puissent pas être remplacés, une connectivité supplémentaire peut être ajoutée à l'aide de cartes d'extension connectées au GPIO. Une large gamme de cartes accessoires permettant d'étendre rapidement les fonctionnalités est disponible pour le très répandu Raspberry Pi. De nombreux SBC sont également disponibles et partagent la même disposition GPIO.
Fig 1. Des cartes accessoires peuvent être connectées aux broches GPIO des SBC pour ajouter une connectivité supplémentaire comme les ports USB (gauche) et les relais (droite).
Pour les applications plus exigeantes, les modules SOM associés à des cartes de support offrent une flexibilité encore plus grande. Le Nvidia Jetson TX2 est un SOM. Il est doté d'un puissant processeur ARM, d'un GPU compatible CUDA à 256 cœurs et de contrôleurs de mémoire et d'E/S intégrés dans un module compact. Une carte de support est nécessaire pour alimenter le SOM et fournir des connecteurs pour USB, GigE et GPIO.
Fig 2. L'appariement d'un SOM avec différentes cartes de support peut optimiser la connectivité et les dimensions physiques d'un système intégré pour une application spécifique.
La puissance de calcul du matériel intégré peut réduire la dépendance d'un système de vision vis-à-vis des serveurs centraux ou des plateformes de cloud computing. En effectuant le traitement des images sur les systèmes intégrés situés à proximité des caméras, la latence et la consommation de bande passante peuvent être réduites et le débit et la sécurité des informations accrus.
En savoir plus sur l'informatique de pointe
En passant du matériel PC traditionnel à un SBC ou SOM et à une carte de support, vous pouvez créer des systèmes plus petits, plus efficaces et moins coûteux.
Fig 3. Résultats des tests comparatifs comparant la puissance relative du CPU, la bande passante mémoire et la consommation d'énergie d'une gamme de SoC et de processeurs disponibles sur les SBC et les SOM.
Tirez parti des caméras et des logiciels FLIR dans les systèmes intégrés
Le Spinnaker SDK de FLIR prend en charge Windows 7/8/10 et Ubuntu 14.04 / 16.04 sur le matériel x64, et Ubuntu 14.04 / 16.04 sur le matériel ARM.
Les caméras FLIR rationalisent le développement d'applications de vision pour la pointe. Les caméras FLIR capturent de manière fiable des images détaillées dans des conditions d’éclairage difficiles en associant les derniers capteurs CMOS à des algorithmes de contrôle automatique avancés permettant de corriger les couleurs et l'exposition. Les caméras FLIR Blackfly S sont équipées de capteurs Sony Pregius à haut rendement quantique et à faible bruit de lecture, permettant une capture d'image claire dans des conditions de faible luminosité. La large plage dynamique garantit que les détails seront capturés dans les zones ombragées et éclairées de scènes à contraste élevé.
Le puissant traitement d’image embarqué des caméras FLIR inclut l’interpolation des couleurs, la netteté et la correction gamma, réduisant ainsi les besoins de traitement côté hôte. La prise en charge du protocole PTP IEEE 1588 facilite la synchronisation de la caméra GigE Blackfly S avec une base horaire commune avec d'autres périphériques compatibles IEEE-1588.