基于易灵思16nm FPGA的工业相机解决方案介绍

admin 01-09

中国是全球最大的机器视觉市场之一,拥有众多优秀的企业和研究机构,在机器视觉领域取得了显著成就。根据GGII预测,2023年中国机器视觉市场规模达到156亿元,2020-2023年复合增长率达到25.46%左右。根据前瞻产业研究院预测,到2026年我国机器视觉市场规模将突破200亿元。机器视觉在各个领域都有广泛的应用,如安防、医疗、教育、制造、交通等。随着人工智能技术的发展和数据量的增加,机器视觉的需求和挑战也日益增长。

在这样一个快速发展的行业中,易灵思16nm钛金系列FPGA的低功耗、高带宽、小体积特点,充分赋能终端产品使其具有创新性和竞争力。钛金系列Ti60可支持MIPI/LVDS等接口的多摄像头输入、多类型屏幕驱动、高性能RISC-V软核等功能,适用于各种相机和传感器系统等场景应用。

 

本文将介绍易灵思官方合作伙伴—深圳奥唯思(SZOVS)的USB3.0全国产相机方案,包括Ti60 FPGA介绍及ISP算法实现、思特微图像传感器联调、相机产品及成像效果展示等,希望感兴趣的业界伙伴与我们取得联系。

VU3-1S130/200MG/CR全国产工业相机模组,采用易灵思钛金系列Ti60 FPGA,与国产品牌DDR3+USB芯片,实现高性能、全国产的USB3.0工业相机方案。相机搭载思特威图像传感器(全局130W、卷帘200万等),基于libusb通过USB3.0接口实现图像传输,可实时传输数据,信噪比好,图像质量优异,并且用户可定制图像处理等相关功能需求。

如下图所示,为奥唯思设计的全国产工业相机模组的硬件架构及实物图,满足了目前迫切的国产化需求,以及自主可控的定位。

 

Ti60 16nm FPGA提供1.5G MIPI CSI/DSI IP实现Sensor的多通道接入,同时提供DDR3控制器,在高达12.8Gbps带宽下完成快速的数据吞吐和帧缓存任务,可调用1/2/4核RISCV-软核完成控制、调度等工作,将工业相机性能推向极致。除逻辑特性外,Ti60 FPGA具备低功耗、小体积特点,可助力拇指相机类无特殊散热设计的特色产品。下图为核心控制板,尺寸仅4*4cm大小。

核心控制板实物图

易灵思钛金系列选型表

图像传感器选用的是国产厂家—思特微的SC130GS/ SC2210,易灵思Ti60 FPGA提供的MIPI CSI控制器+PHY可稳定接入该传感器信号,并适配多种型号与设置。

对于黑白传感器,很多时候客户希望拿到原始的RAW数据,即不经过任何处理的数据,根据应用需求再去做最终的图像处理,这时就需要可控曝光、增益等参数,以便在更好的条件下获取更佳的图像。

但对于彩色传感器而言,如果客户拿到的只是原始的RAW数据,那经过Bayer转RGB之后,得到的只是暗绿色的图像,离最终可以用来做算法的图像,还需要一系列算法处理,即为ISP(Image Signal Processor)。

凭借易灵思16nm钛金系列FPGA高速、低功耗的特性,选用Ti60F225的相机在模组端可高效完成必要的ISP处理环节,相关的Pipeline如下所示:

备注:

1)部分模块可控制开关,部分模块可以调节参数

2)未来规划:发布Tuning Tool等功能

 



 

自动曝光(夜间)

 


易灵思钛金系列FPGA因其低功耗、小体积、高带宽特点,在工业相机领域具备显著优势,结合奥唯思的工业相机方案,以将与思特微传感器、国产DDR3/USB芯片的互通实现稳定、可靠的验证,助力国产工业相机创新发展。

望有兴趣的行业客户积极与易灵思及奥唯思公司取得联系,共抢先机。

 

奥维思简介
 

奥唯思成立于2021年,坐落于深圳南山西丽睿园,团队成员均有超过10年的FPGA视频、图像开发经验,可提供FPGA图像前后处理、ISP图像处理等算法加速业务。

现有DVP/LVDS/MIPI/SLVS-EC等接口相机解决方案,RGB/LVDS/MIPI/HDMI /DP等接口显示解决方案,USB2.0/3.0、以太网等单目/多目工业相机解决方案。

 

 

 

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