Sistemi integrati per sistemi di visione

Che cos'è un sistema integrato?

Embedded systems are computers designed for integration with larger pieces of equipment. The computers built into cars, medical instrumentation, and consumer devices like smart TVs are all examples of embedded systems.  Attualmente l'hardware più utilizzato per i sistemi integrati è costituito da computer a scheda singola (SBC) basato su un processore ARM che utilizza Linux. Sono anche diffusi i Systems on modules (SOM) abbinati a portaschede specifici per applicazione; per le applicazioni che richiedono un un computer compatto e e potente, i computer a scheda singola e i Systems on modules con processori x64 costituiscono un'ottima scelta.

x64 vs. ARM

I vantaggi dei sistemi integrati

Rispetto all'hardware dei PC tradizionali, i sistemi integrati sono compatti e meno costosi. Mente i singoli componenti dei computer a scheda singola non sono sostituibili, è possibile aumentare le opzioni di connettività utilizzando schede di espansione connesse al GPIO. È disponibile un'ampia gamma di schede accessorie in grado di espandere rapidamente le funzionalità del diffuso Raspberry Pi. Inoltre, sono disponibili molti computer a scheda singola che condividono lo stesso layout GPIO.

Fig 1. Si possono collegare schede accessorie ai pin del GPIO dei computer a scheda singola per avere più opzioni di connettività come porte USB (a sinistra) e relay (a destra).

Per applicazioni più esigenti, i Systems on modules accoppiati con portaschede forniscono una flessibilità anche maggiore. Jetson TX2 Nvidia è un Systems on modules. Questo dispositivo è dotato di un potente processore ARM, GPU con supporto CUDA a 256 core con controller di memoria e I/O in un modulo compatto. È necessario un portaschede per alimentare il Systems on modules e per fornire collegamenti per USB, GigE e GPIO. 

Fig 2. Abbinando un Systems on modules a più portaschede è possibile ottimizzare la connettività e le dimensioni fisiche di un sistema integrato per un'applicazione specifica.

La potenza di calcolo dell'hardware integrato può ridurre la dipendenza del sistema di visione dai server centrali o dalla piattaforma di calcolo su cloud. Svolgendo attività di elaborazione di immagini su un sistema integrato situato vicino alle telecamere, è possibile ridurre la latenza e il consumo di banda e aumentare la velocità di trasmissione e la sicurezza dei dati.

Maggiori informazioni sull'edge computing

Con il passaggio da tradizionale hardaware per PC a un computer a scheda singola o a un Systems on modules con portascheda è possibile creare sistemi più compatti, meno costosi e che consumano meno.

Fig 3. Risultati dei benchmark che confrontano la potenza della CPU, la banda di memoria e il consumo energetico di una gamma di Systems on modules e CPU disponibili su computer a scheda singola e Systems on modules.

Utilizzo di telecamere e software FLIR nei sistemi integrati

 Spinnaker SDK FLIR supporta Windows 7/8/10 e Ubuntu 14.04/16.04 su hardware x64 e Ubuntu 14.04/16.04 su hardware ARM.

Le telecamere FLIR semplificano lo sviluppo di applicazioni di visione per il margine. Le affidabili telecamere FLIR catturano immagini dettagliate in condizioni di scarsa illuminazione abbinando i più recenti sensori CMOS con algoritmi avanzati di controllo automatico per la correzione dei colori e dell'esposizione. Le telecamere Blackfly S FLIR sono dotate di sensori Sony Pregius con efficienza quantica elevata e basso rumore di registrazione, consentendo la cattura di immagini nitide in condizioni di scarsa illuminazione. L'ampio range dinamico garantisce la cattura dei dettagli in zone d'ombra e molto esposte alla luce nelle scene con contrasti elevati.

La potente elaborazione delle immagini onboard delle telecamere FLIR include metodi di interpolazione del colore, aumento della messa a fuoco e correzione gamma, riducendo i requisiti di elaborazione da parte dell'host. Il supporto del Precision Time Protocol IEEE 1588 rende semplice la sincronizzazione di Blackfly S GigE a una base temporale comune con altri dispositivi con abilitazione IEEE-1588.