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欧洲TULIPP项目实现无处不在的低功耗图像处理
2019-09-16 21:20:26 来源：麦姆斯咨询评论：0 点击：

据麦姆斯咨询报道，欧洲研发联盟开展的TULIPP（Towards Ubiquitous Low-power Image Processing Platforms，简称“TULIPP”）项目致力于开发更高能效、更低成本的嵌入式图像处理系统，用于无人机、汽车、医疗等领域。

配有立体摄像头的无人机，其小白框内装有嵌入式系统

无论是汽车还是无人机，为其开发用于图像处理软件的嵌入式系统都非常耗时，因此成本非常昂贵。

现在，新开发的TULIPP平台使得开发更快、更便宜、更高效能的嵌入式图像处理系统成为可能。德国弗劳恩霍夫协会光电、系统技术及图像处理研究所（IOSB）是欧洲研发团队的重要成员，他们简化了系统开发的过程。

乍一看，无人机、驾驶辅助系统和移动医疗诊断设备似乎没有太多共同之处，但实际上这些应用都越来越多地使用图像处理技术，例如用于检测行人和障碍物。图像处理也可以与移动X射线设备一起使用，以确保在降低的辐射水平下获得清晰的图像质量，从而大大减少放射性照射。

这些应用需要小型、轻便、高效且能够实时处理的图像处理器。这就是为什么通常多采用现场可编程门阵列的嵌入式系统的原因。

现场可编程门阵列（FPGA）是一种逻辑器件，其电路结构可以用VHDL等语言进行编程配置。但是，IOSB表示，大多数图像处理应用程序都是用C/C++等高级编程语言编写，将它们迁移到嵌入式系统非常复杂。

入门套件

德国弗劳恩霍夫IOSB团队主管Tchouchenkov博士介绍：“TULIPP联盟由来自六个国家的八个合作伙伴组成，大家共同创建了开发平台，包括设计指南、可配置的硬件平台和支持多核处理器的实时操作系统，以及编程工具链。”

“我们TULIPP的合作伙伴为市场推出了入门套件，可提供额外的支持。入门套件可以更快，更轻松地开发此类应用程序。这意味着通常开发人员需要花几个月的工作时间将C++程序导入FPGA，而使用TULIPP入门套件在短短几周内就可处理完毕。”

也就是说，基于C++编程的软件，开发人员首先必须考虑将哪些代码元素分配给哪些硬件组件，以及哪些程序步骤可以优化或并行处理。现在制定的设计指南可以帮助完成这项任务。

下面就是入门套件大显身手的时候了。它包含可连接必要传感器和输出设备的可配置硬件，支持多处理器的实时操作系统，以及STHEM工具链。

工具链中的应用程序可以优化C++程序，使其能够尽可能容易和快速地移植到FPGA。Tchouchenkov说道：“工具链重点聚焦于能耗优化：毕竟，设计图像处理系统的主要目标，就是尽可能使用小的供电电池，工具链可以单独显示和优化每个代码功能的能耗。”

安装在无人机上的立体摄像头和嵌入式系统

立体摄像头

欧洲研究联盟通过三个具体的用例来开发和测试TULIPP平台：IOSB研究团队解决了无人机基于立体摄像头的障碍物检测问题，而其他项目的合作伙伴则致力于汽车周围的行人检测，以及外科手术时移动C型臂拍摄X射线图像的实时质量增强。

在TULIPP平台中，他们将相应的图像处理软件从C++移植到FPGA。

开发团队表示，结果“令人印象深刻”。最初，在高端个人电脑（PC）上，分析单张图像需要几秒钟时间，现在可以在无人机上实时运行，因此现在每秒大约可分析30张图像。

“行人检测算法的速度可以提高100倍：相比之前每7秒钟分析一张图像，现在系统可以每秒分析14张图像，”Tchouchenkov补充道。

通过图像滤波器为图像去噪以增强X射线图像质量，使得在外科手术期间辐射强度降低到原来水平的四分之一。同时，三种应用的能耗都有显著降低。

延伸阅读：

《MEMS产业现状-2019版》

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