嵌入式视觉系统的构建模块

嵌入式视觉系统的构建模块

系统监视与控制 – 这是一项独立于设备接口和图像处理链的类别，它从两个方面提供系统监视和控制。第一个位于设备内部，它提供： 图像处理链的配置 图像分析功能 在算法执行过程中根据要求更新图像处理链

第二个是更广泛的嵌入式视觉系统的控制与管理，它提供：

这三大类别因为每个阶段内在的难点不同，需要不同的实现方法。设备接口和图像处理链都要求有能力处理带宽高数据，从而在内部实现图像处理链，在外部从系统传输图像数据。而系统监视与控制要求能够处理和响应通过通信接口接收到的命令并为外部通信提供支持。如果系统监视也要构成图像处理链的组成部分，就需要一个高性能处理器。

照此，传统嵌入式视觉系统采用FPGA/处理器组合来实现，也有越来越多地使用将高性能处理器与FPGA相结合的片上系统来实现。在我们演示上述几个方面如何结合在一起之前，我们先来了解一下这三个类别中每一个的不同难点。

设备接口

不论输出图像格式如何，通常是 CIS 设备在获取任何图像之前需要由嵌入式视觉系统加以配置。这是由 CIS 设备的多功能性造成的。这种多功能性在提供强大的片上处理功能的同时，也需要在输出图像前使用正确的设置进行配置。这些接口对带宽的要求没有图像传输要求的那么高，因此常常使用 I2C 或 SPI 接口标准。

因为所需的图像数据带宽较高，经常把该接口实现在 FPGA 中，这样更便于与图像处理链集成。该 CIS 设备的配置接口一般使用 I2C 或 SPI，它们既可以用 FPGA 实现，也可以用支持这种接口的系统监视与控制处理器实现。

图像处理链

图像处理链由上下游元件和接口组成，像素数据通过设备接口输出。但是接收到的像素的格式可能不能用于正确显示图像。我们可能需要进行图像校正，尤其是在使用彩色成像器的情况下。 为维持所需数据率下的吞吐量，图像处理链常实现在 FPGA 中，以发挥其并行优势。这样可以生成图像处理流水线，使得处理链的每一步都将并行实现，从而获得更高的帧速率。但是对部分应用我们必须考虑时延，尤其是对高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 这样的系统而言。为有效建立图像处理链，我们需要使用通用互联协议作为图像处理内核的基础，从而方便处理 IP 的互联。这样可以带来两重好处：一是可以重复使用的库；二是由于每个 IP 核旨在根据定义的标准接收和发送数据，从而方便流水线的建立。这里有多种常用的协议可供选用，其中最常见的是 AXI，因其具有同时支持内存映射接口和流接口的灵活性。

图像处理链内的典型处理阶段包括：

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