ARM for Vision
Framegrabber-Unterstützung für ARM-Architekturen
Durch die Erweiterung der ARM-Prozessor-Architektur mit weiteren Kernen, Befehlen und schnelleren Pipelines, hat sich deren Leistungsgrenze soweit nach oben verschoben, dass sie mittlerweile ein Kopf-an-Kopf-Rennen mit Intel- und AMD-PC-Prozessoren führen. So können Entwickler von industriellen Bildverarbeitungsanwendungen, die eine hohe Rechnerleistung erfordern, erstmalig auch die ARM-Embedded-Plattform in Betracht ziehen.
Bild 1 | Der Hersteller von Landmaschinen Pellenc verwendet auf seinem Traubensortierer Quadcore ARM-Prozessoren für Bildverarbeitungsanwendungen. (Bild: Euresys s.a.)
Drohnen sind eine Anwendung, für die Entwickler ARM-Prozessoren aufgrund ihrer geringeren Kennzahlen bei Energieverbrauch, Größe und Gewicht näher in Betracht ziehen. Maut- und Verkehrsüberwachungssysteme sowie Blitzer sind häufig nicht an ein Stromnetz angeschlossen, weshalb auch für sie der geringe Energieverbrauch interessant ist. Natürlich sind auch die geringen Kosten der ARM-Plattform attraktiv. Systemintegratoren von Visionsystemen steht mittlerweile eine große Auswahl an Embedded-ARM-Prozessoren zur Verfügung, die in SoCs integriert und für Visionanwendungen geeignet sind. Die Auswahl umfasst das Nvidia Jetson TX2 Modul, Gigabyte MP30-AR1, Nvidia Jetson TK1 Developer Kit und NXP/Freescale i.MX 6 COM – Apalis iMX6. Typische ARM-SoCs umfassen einen ARM-CPU, GPU, RAM und Schnittstellentechnologien, wie WLAN, USB und Bluetooth. Es gibt bereits zahlreiche ARM-basierte Visionbibliotheken, wie OpenCV, OpenMV, SimpleCV usw. Ein Ansatz für Embedded-Vision-Anwendungen ist ein ARM-fähiger SoC mit Arbeitsspeicher und Speicher auf einem Computer-on-Module (COM) mit PCIe, einem seriellen Erweiterungsbus-Standard zur Verbindung von Peripheriegeräten und dem Formfaktor PC/104. Bei diesem Ansatz können der COM und ein PCIe PC/104 Framegrabber übereinandergestapelt werden und bieten so eine industrietaugliche Rechenleistung für Visionanwendungen in einem kompakten Paket. Entwickler von Framegrabbern bieten mittlerweile auch Unterstützung für ARM-Architekturen an. So unterstützt die neueste Coaxlink Framegrabberserie beispielsweise die AArch64 64-Bit ARM-Architektur für Linux. Euresys bietet auch Unterstützung für Beta-Ausführungen für Grablink-Framegrabber, die eine CameraLink-Schnittstelle unterstützen.
ARM-basierte Landmaschinen
Die Pellenc Group, ein führender Hersteller von Landmaschinen, setzt bereits in einer Maschine zum Sortieren von Trauben Bildverarbeitung ein, um unerwünschte Elemente wie Grünabfall, Fremdkörper oder unreife Beeren auszusortieren. Das Unternehmen hat bei der Anwendung von einer PC- zu einer ARM-Plattform gewechselt. So setzt der Traubensortierer Quadcore ARM-Prozessoren und e2v Zeilen-Farbkameras sowie Euresys Grablink-Framegrabber ein. „Wir erreichen eine Kostenreduzierung von 50% bei Computerhardware über unsere gesamte Produktlinie.“, so Cyril Berger, Leiter für Forschung und Entwicklung bei Pellenc. „Die Standardisierung auf ARM-basierte Computer für unsere gesamte Produktlinie reduziert auch die Kosten für die Softwareentwicklung.“ ViTec Co. Ltd. in St. Petersburg, Russland, ist ein weiterer Visionintegrator. Das Unternehmen arbeitet derzeit an einem tragbaren Visionsystem, bei dem man leistungsstarke und höher auflösende Kameras verwendet. Die Kamera verbindet sich mit einem Euresys Grablink PCIe-Framegrabber, der in einem Embedded Computer, basierend auf einem mobilen Nvidia Tegra X1 Prozessor mit 256-Kern-GPU und 64-Bit Multicore-CPUs, integriert ist. „Der niedrige Energieverbrauch, die kleine Größe und das geringe Gewicht der ARM-Plattform waren kritische Faktoren bei dieser Anwendung“, so Maxim Sorova, beratender Ingenieur bei ViTec.
Fazit
Bild 2 | Bildverarbeitungsintegratoren steht eine große Auswahl an Embedded-ARM-Prozessoren
zur Verfügung, wie z.B. das Nvidia Jetson TK1 Modul. (Bild: Euresys s.a.)
PC-Plattformen stehen bei der industriellen Bildverarbeitung zwar immer noch vorne, aber die Prozessorleistung bei Embedded-ARM-Visionsystemen hat ein Niveau erreicht, das an eine PC-Plattform heranreicht und in einigen Fällen bereits übertrifft. Zudem bestehen Vorteile bei Energieverbrauch, Größe, Gewicht und Systemkosten. Entwickler von Vision-Peripheriegeräten treiben die Entwicklung von Embedded ARM-Visionsystemen voran, indem sie Treiber und technischen Support anbieten, sodass ihre Produkte ARM-Architekturen unterstützen. Auch Euresys wird weiterhin in Embedded-ARM-Computersysteme investieren, da so für Anwender deutliche Einsparungen möglich sind.
