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FPGAでエンベデッドビジョン設計を加速化

awong
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Embedded Vision Allianceによれば、「エンベデッドビジョン」とは、視覚的な手段を介して周囲の環境を把握するマシンでコンピューターの画像認識機能を活用することを指します。コンピューターの画像認識機能では、デジタル処理とインテリジェントなアルゴリズムを使って画像や動画の意味を解釈します。

コンピューターの画像認識機能は、従来General Purpose Graphic Processor Unit (GPGPU)やDigital Signal Processor (DSP)のように、コンピューターやプロセッサーボードに搭載されており、主な役割はソフトウェアが担っています。一方、コンピューターの画像認識で使用されているアルゴリズムがより複雑になり、コンピューターの負荷が増大したため、ソフトウェアのボトルネック、電力の過剰消費、パフォーマンスの低下につながりました。設計者、開発者やエンジニアは、リアルタイムのパフォーマンスを最適化し、消費電力を抑えるために、コンピューターの画像認識設計を再設定可能なデバイス、特にField Programmable Gate Array (FPGA)に搭載するようになりました。また、FPGAはハードウェアの処理を加速化させる再プログラム可能なソリューションを提供しており、これで、設計サイクルを大幅に短縮することができます。

FPGAの一流メーカーであるXilinxは、エンベデッドビジョン開発者に、ハードウェア設計とソフトウェア設計のいずれにも対応する技術セットを提供しています。ちなみにXilinxのZynqは、プロセッサーのソフトウェアプログラム機能(ARM Cortex A9)と、FPGAのハードウェアプログラム機能を統合し、開発者に比類なきシステムパフォーマンスと柔軟性、そして拡張性を提供しています。多くのエンベデッドビジョンアプリケーションは、Xilinx Zynqを中心に構築されています。

Digilentは最近、Xilinx Zynq 7020をベースとしたEmbedded Vision Bundleをリリースしました。これはエンベデッドビジョンの製品やアプリケーションの開発を目指すユーザーにとって、またエンベデッドビジョンの概念を学ぶうえで有益なツールです。キットにはDigilent (164-3487)  Zybo Z7-20 Zynq-7000 ARM/FPGA SoC開発ボード、 (174-1555)  Pcam 5C 5メガピクセルカラーカメラモジュール、15ピンフラットフレキシブルケーブル(FFC)が含まれています。

Embedded Vision Bundle

Zynq-7000 ARM/FPGA SoCプラットフォームでエンベデッドビジョンを加速化

(164-3487)  Digilent Zybo Z7は、ARM/FPGA SoCプラットフォームのZYBOシリーズに追加された新製品です。Zybo Z7は、マルチメディア及び接続用の豊富なペリフェラルをXilinx Zynqに提供して、優れたシングルボードコンピューターの構築を可能にしています。事前にFGPAによる柔軟性やパワーの増強を考慮する必要はありません。ハードウェアの設計者とソフトウェアの開発者は、FPGAとCPUの機能をシームレスに統合することができます。

ZYBO Z7の動画対応機能セットには、MIPI CSI-2対応Pcamコネクター、HDMI入力/出力、DDR3Lの高帯域幅が含まれており、ボードにはSDSoCクーポンが付属しています。SDSoC™開発環境では、使いやすいEclipse IDE及び、異機種環境のZynq® All Programmable SoCに適した総合的な設計環境で、組み込みの使い慣れたC/C++アプリケーションを使用して開発体験ができます。

Zybo Z7 FPGA SoC Platform

5メガピクセルの固定焦点カラーカメラモジュールを介したHVビデオ信号のキャプチャ

Digilent  (174-1555)  Pcam 5Cは、FPGA開発ボードでの使用を前提にしたイメージングモジュールで、Omnivision OV5640 5メガピクセル(MP)カラーイメージセンサーを中心に設計されています。このセンサーには、自動ホワイトバランス、自動ブラックレベル較正、彩度、色相、ガンマ、シャープネスの調整用コントロールなど、画質を改善するさまざまな内部処理機能が含まれています。データはデュアルレーンのMIPI CSI-2インターフェイスを介して転送されますが、このインターフェイスでは、1080p (30フレーム/秒)や720p (60フレーム/秒)といった一般的なビデオストリーミング形式に対応するだけの十分なデータ帯域が提供されます。モジュールは、15ピンフラットフレキシブルケーブル(FFC)でFPGA開発ボードに接続されています。また、Pcam 5CにはオープンソースのXilinx Vivado IPコア、10cmフラットフレキシブルケーブル、工場設置済みの固定焦点レンズ(M12レンズマウント付き)のセットが付属しているため、すぐに使い始めることができます。

PCAM 5C 5MP Camera Sensor Module

入門ガイド

Digilentはデモプロジェクトを提供することによって、ユーザーにバンドルの使用を促しています。デモでは、 (164-3487)  Zybo Z7 HDMIポートを介して動画データをイメージセンサーからディスプレイに渡します。デモで使用されるすべてのIPはオープンソースで、D-PHYレシーバー、CSI-2デコーダー、Bayer to RGBコンバーター、ガンマ補正を含め、無料で使用できます。

Love learn engineering in hands-on approach. Interested in new technology. Work in Digilent as International Sales and Distribution Manager.

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