OEM Stereo-Kamera

MIPI-Kameramodule und FPGA-Beschleuniger perfekt integriert
Wie Entwickler ihre Produkte schneller an den Markt bringen, Kosten einsparen und Designrisiken minimieren können, hat Vision Components kürzlich mit dem VC Power SoM gezeigt, einem FPGA-basierten Hardwarebeschleuniger für Embedded Vision. Jetzt entwickelt das Unternehmen sein FPGA-Modul weiter und präsentiert die VC Stereo Cam für 3D- und Zweikamera-Anwendungen.
Bild 2: Basis der VC Stereo Cam ist der FPGA-Hardwarebeschleuniger VC Power SoM. Das 2,8x2,4cm kleine Modul kann flexibel in Embedded Vision Designs integriert werden: direkt auf dem Mainboard (l.) bestückt oder mit einem Carrier-Board (r.).
Bild 2: Basis der VC Stereo Cam ist der FPGA-Hardwarebeschleuniger VC Power SoM. Das 2,8×2,4cm kleine Modul kann flexibel in Embedded Vision Designs integriert werden: direkt auf dem Mainboard (l.) bestückt oder mit einem Carrier-Board (r.).Bild: Vision Components GmbH

Das kompakte OEM-System verbindet zwei MIPI-Kameramodule mit der Rechenleistung des FPGA-Beschleunigers VC Power SoM. So entsteht ein hoch-performantes Zwei-Kamerasystem mit direkter Datenverarbeitung. Der FPGA mit 120.000 Logikzellen übernimmt dabei die Datenfusion der Sensordaten inklusive Korrektur von Verzeichnung, Perspektive und optischen Effekten sowie die Generierung von 3D-Punktwolken. Mit seiner Fähigkeit, auch große Datenströme parallel und in Echtzeit zu verarbeiten sind damit auch aufwendige 3D-Anwendungen wie People-Counting, Volumen-Bestimmungen und andere Applikationen auf Basis des Stereo-Verfahrens möglich.

Synchrone Bildaufnahme und Disparity Matching

Als OEM-Komponente ist die VC Stereo Cam flexibel anpassbar, von den Hardwarefeatures wie Basisabstand und Platinenformat bis zu den verwendeten MIPI-Kameramodulen. Für den Prototyp der 3D-Kamera kommen aktuell zwei IMX296 Global-Shutter-Bildsensoren der Sony Pregius-Serie zum Einsatz. Damit ist das Embedded-Vision-System prädestiniert für Stereo-Anwendungen. Ebenso denkbar sind aber auch Konfigurationen mit einzelnen Sensoren, zum Beispiel für Tag-/Nachtaufnahmen oder für die gleichzeitige Aufnahme von Farb- und Monochrom-Bilddaten. Eine Herausforderung beim Design von Stereo-Anwendungen ist dabei die synchrone Bildaufnahme, um auch bei sich bewegenden Objekten präzise Tiefeninformationen zu erhalten. Hier profitieren OEM-Hersteller von den Vorarbeiten von Vision Components: Die VC Stereo Cam verfügt über interne Hardware zur hochgenauen Triggerung im Nanosekunden-Bereich. Außerdem ist das Ausgleichen der Pixel-Differenz (Disparity Matching) bereits auf dem FPGA-Beschleuniger VC Power SoM vorbereitet. Der Datenfluss zwischen MIPI-Kameramodulen und FPGA erfüllt auch höchste Ansprüche.

Von der VC Stereo Cam zum OEM-Produkt

Die Bilderfassung der beiden Kameras, Datenfusion und Vorverarbeitung finden komplett auf der VC Stereo Cam statt. Die Bilddaten können anschließend an ein angeschlossenes Prozessorboard übertragen oder auf eine externe Anzeige- oder Recheneinheit gestreamt werden. Dank der umfassenden Verarbeitung auf dem FPGA kann der Prozessor des Hauptsystems die bereits analysierten Daten optimal verarbeiten und benötigt dafür deutlich weniger Rechenleistung. So profitieren Anwender von der FPGA-Technologie auf dem dedizierten Modul und können für ihre Endandwendung mit bewährten embedded Prozessoren arbeiten oder die gewünschte Plattform frei wählen. Gleichzeitig sparen sie sich viel Entwicklungszeit und -kosten für die aufwendige Integration des FPGAs in ihr Design, was die Risiken von Designfehlern senkt. Der Basisabstand von ca. 60mm zwischen den Sensoren ist dem menschlichen Augenabstand nachempfunden und eignet sich für vielfältige Anwendungen. VC passt das OEM-Modul jedoch auch auf andere Abstände an. Platinenformat, Größe und Funktionalitäten können ebenso verändert werden, sodass die Kamera in bestehende Gehäuse eingepasst oder für individuelle Anforderungen designed werden kann.

FPGA-Modul separat erhältlich

Für noch mehr Freiheit beim Design eigener Stereo-Vision-Anwendungen oder ähnlicher Applikationen ist das FPGA-Beschleunigerboard VC Power SoM auch separat erhältlich. Das 2,8×2,4cm kleine Modul wurde speziell für Embedded-Vision-Systeme entwickelt und enthält einen leistungsstarken FPGA sowie integrierte MIPI-Controller. Er kann in den Datenstrom zwischen MIPI-Kamerasensoren und den embedded Prozessor der Endapplikation implementiert werden. Für den Serieneinsatz kann der FPGA-Booster als Baustein direkt in das Design eines Mainboards integriert werden. Als Alternative hat VC ein Carrier-Board mit multiplen MIPI Ein- und Ausgängen entwickelt. Der VC Power SoM ist zur Einführung mit offenem FPGA erhältlich und kann kundenseitig frei programmiert werden. In der VC Stereo Cam kann er mit entsprechenden Logiken für die Aufbereitung der Stereo-Daten geliefert werden. Weitere FPGA-Designs sind bereits in Vorbereitung.

www.vision-components.com

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