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FPGA在视频分析领域由“配角”变“主角”
gsfei2009 | 2009-05-31 00:15:06    阅读:582   发布文章

        对安全需求的提升引发对视频监控性能需求的提升,图像质量要从标清转向高清、数据从单通道转到多通道、从非实时转为实时等,这使得视频分析的运算越来越复杂。相比传统的DSP处理器,FPGA是一个天生的并行处理结构,非常适合这类多通道、高清、实时、及复杂的运算。“例如,在视频分析应用中,使用DSP的方案要花很多时间做乘和累加,而我们的Spantan内有很多乘加器,非常适合这类算法。”赛灵思公司亚太区垂直市场系统架构师江允贵表示。

 

“在监控和视频应用方面,以前大多数客户不论是采用TI DSP、还是飞思卡尔的PowerPC方案,大多都会搭配FPGA使用,而现在FPGA则做了主角(如图1所示),承担编码器的工作。”江先生表示。此外,FPGA本身的灵活性,还能给客户带来一些额外的价值,比如在单片上实现多接口,以通过FPGA的灵活性应对标准的变化等。

 

 

“目前市场上主要有两大类视频分析方案,即通用性和特定型。通用型即针对一些通用市场,算法比较简单,现在大部分的方案都集中在这里;特定型方案则是针对一些细分市场,需要目标识别等先进特性,算法比较复杂,目前方案还比较少。但后一种需求对性能处理的要求可充分发挥赛灵思FPGA的并行架构和DSP处理能力所带来的优点,为基于FPGA的方案创造更多机会。”江先生表示。

 

此外,他还认为基于FPGA视频监控方案的优势除了灵活性,还包括全球顶先的第三方合作厂商帮助客户定制的优秀解决方案,比如交通、停车场、商场等不同应用无法使用同一套方案,而多种针对性的定制方案则帮客户大大解决了这一难题。

 

成功案例

 

视频分析处理器主要针对视频监控摄像机和视频编码器等应用,通常驻留在网络边缘,帮助降低对数据网络带宽的要求。从数据处理的角度来看,它能够在视频流压缩之前更高效地分析视频数据。

 

Eutecus的第一代多核视频分析引擎(MVE)基于TI的达芬奇平台。“在第二代产品中,由于需要更强大的处理能力和系统集成度,多个DSP器件的解决方案无论在成本上、还是在系统级,其效益都不够高。我们需要一个能够方便地将上一代产品移植过来,从而为第二代MVE提供更多特性的单芯片解决方案。”Euterus公司总裁兼CEO Stephen D. Hester表示说。

 

充分比较目前市场上的现有方案之后,Eutecus决定基于Spartan-3A开发自己的第二代系统。“之所以选择赛灵思的FPGA,首先第一个原因就是他们的工具比较好,因为我们作为初创公司,需要非常快速的上市、所以要选择相对易用的工具。赛灵思公司EDK嵌入式开发套件可实现基于MicroBlaze嵌入式处理器的双处理器硬件架构,与TI公司达芬奇平台双处理器硬件架构类似,这为我们的二代产品开发提供了便利性。”Eutecus首席技术官兼副总裁Csaba Rekeczky博士表示。

 

“当然,我们也还综合考虑了性能和成本等其它方面的因素,比如Spartan-3A DSP 3400A FPGA中的126个XtremeDSP DSP48A逻辑片能够提供高达30 GMAC的DSP性能,能以全帧速率处理高清视频,而在价格上也处于合理地位。”他补充道。第二代MVE系统现在已经成功地销售到航空航天/国防、机器视觉和监控市场。

 

 

实事证明,赛灵思Spartan-3A DSP的并行处理能力非常适合监控视频智能分析解决方案的市场。在以低于视频帧速处理QVGA/VGA视频分辨率时,传统的方案只能同时运行一到两个算法。结合Spartan-3A DSP的Eutecus解决方案能够在处理高清分辨率的情况下同时运行所有算法。集成的DSP和嵌入式处理能力实现了能处理高清视频速率的单芯片解决方案,为产品演进提供了灵活的平台。

 

“目前我们在第二代产品中选用的是Spantan 3A产品,但随着算法复杂化对性能要求的提升,未来也计划采用Spantan 6A产品。”Hester表示。据悉,Spartan-6 FPGA比前一代解决方案成本可降低多达33%,采用先进的功率管理和以太网供电技术,功耗也可降低多达50%,相关的软件支持、测试IP和参考设计,以及开发板和开发套件,预计将于2009年下半年提供。

 

 

图1:FPGA在视频监控领域荣升主角,承担编码器的工作。
图1:FPGA在视频监控领域荣升主角,承担编码器的工作。

 

 

图2:MVE可以非常容易的被集成进OEM的安全摄像头设计中,OEM开发者只需关注整体设计及元器件集成。
图2:MVE可以非常容易的被集成进OEM的安全摄像头设计中,OEM开发者只需关注整体设计及元器件集成。

 

 

图3:MVE产品发展线路图。
图3:MVE产品发展线路图。

 

 

作者:赵娟

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