Michał Kozarzewski, Senior Technical Marketing Engineer ? RF Design and Test w firmie National Instruments
Przed systemami wizyjnymi stawiane są kolejne wymagania. Jednym z nich, wynikającym z prawa Moore?a, jest nieustająca potrzeba zapewnienia użytkownikowi większej mocy obliczeniowej. Wykorzystanie coraz szybszych procesorów ogólnego przeznaczenia pozwala oczywiście na wydajniejszą obróbkę obrazów, jednak są sytuacje, w których procesory takie nie są wystarczające.
W aplikacjach wymagających jeszcze większej prędkości przetwarzania do głosu dochodzą układy programowalne FPGA (Field Programmable Gate Array). Ich ogromną zaletą jest ? wynikająca z natury FPGA ? możliwość zrównoleglenia obróbki. Staje się to możliwe dzięki temu, że poszczególne fizyczne części układu mogą pracować niezależnie od siebie. Co więcej, układy takie pozwalają użytkownikowi na definicję ich logiki w funkcji wymagań systemu.
Spotyka się trzy podstawowe konfiguracje współpracy na linii ?FPGA ? procesor? (oraz ich wariacje). Pierwsza, gdy FPGA działa jako koprocesor i równolegle do procesora realizuje część algorytmów obróbki obrazu. W drugiej konfiguracji, tzw. in-line, obraz jest wstępnie obrabianyw układzie FPGA (binaryzacja, morfologia, transformaty Fouriera, wykrywanie krawędzi, pomiar odległości, zliczanie pikseli), jeszcze przed przesłaniem do pamięci. Podejście takie odciąża procesor, gdyż część operacji ? często tych prostszych i takich, które można zrównoleglić ? została wykonana przed przesłaniem obrazu do RAM-u. Trzecia konfiguracja jest pochodną obróbki in-line, jednakże dodatkowo FPGA steruje jednocześnie układami wykonawczymi, drastycznie minimalizując czas reakcji na zdefiniowane wcześniej nieprawidłowości w obrazie. W komercyjnie dostępnych urządzeniach ?z półki? (COTS ? Commercial Off-The-Shelf) możliwa jest obróbka in-line nawet 850 Mpx/s, czyli ponad 400 8-bitowych ramek FullHD na sekundę.
