工業(yè)檢測應用中可擴展的微處理器視覺(jué)系統的評估框架

　　簡(jiǎn)介

　　一般來(lái)說(shuō)，在諸如機器視覺(jué)、目標自動(dòng)識別等要求嚴格的工業(yè)和軍事應用場(chǎng)合中使用的成像系統都需要有實(shí)時(shí)高性能的計算處理能力。一直以來(lái)，這些成像系統依靠著(zhù)專(zhuān)有的體系結構和定制的組件實(shí)現各自的性能，但近年來(lái)高性能通用微處理器技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)使人們生產(chǎn)出了大量可應用于高性能處理系統的低成本元件。

　　高性能成像系統尤其是使用了可擴展的多處理器體系結構的系統的設計的一個(gè)普遍缺陷就是不能平衡好計算帶寬和帶I/O接口的存儲帶寬之間的關(guān)系。最近，帶有大容量?jì)炔扛咚倬彺婧透咝阅芡獠?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/存儲器">存儲器接口的微處理器的引入，使得設計一個(gè)計算和存儲帶寬之間得到平衡的高性能成像系統成為現實(shí)。

　　微處理器利用了板級存儲器和I/O體系結構，使用這種微處理器及存儲器的系統有一個(gè)重要性能。系統并不擴展存儲器總線(xiàn)帶寬，同樣的，微處理器的引入一般不是為了改善性能，在提升了一些性能后它們會(huì )達到一個(gè)極限值。另外，I/O帶寬在總體性能上發(fā)揮著(zhù)重要的作用。

　　這篇文章的目的是為了引入一個(gè)框架，使得開(kāi)發(fā)者能夠選擇一個(gè)能提供實(shí)時(shí)視覺(jué)應用場(chǎng)合所需要的性能和可擴展性的微處理器系統。在可編程成像系統的選擇問(wèn)題上，我們重點(diǎn)考慮下面三個(gè)方面：（ａ）系統是“本機”的還是采用協(xié)處理器模型？（ｂ）哪種處理器在平衡應用中的處理和I/O關(guān)系上更具恰當性？（ｃ）總成本是多少？為了更好的理解我們的假設，我們將對四種不同的處理器在元件檢測應用中表現出的性能進(jìn)行分析。

　　微處理器評估

　　為了體現各種具有尖端技術(shù)的微處理器的優(yōu)點(diǎn)，我們選擇了四種新型微處理器進(jìn)行評估：Analog Devices公司的21160Hammerhead，Intel®（P3-450）,Philips公司的半導體TM1300 TriMedia和德州儀器（TI）的C6701．你也可以使用這種框架評估其他的處理器。

　　下表給出了所選處理器的重要特性。假定各種處理器在測試計算性能時(shí)是相互獨立的。集群模式設計將很快使總線(xiàn)達到飽和——也就是說(shuō)增加額外的處理器并不能達到提升速度以提高計算性能的目的。做出這個(gè)假定是因為大多數多處理器為了達到可擴展性，其協(xié)處理器板已經(jīng)獨立開(kāi)或采用本地存儲器設計。唯一采用非本地存儲器設計的是PⅢ-450,引入它是為了與其他處理器進(jìn)行比較。

　　上表的性能參數在它們各自公司的文獻中可以找到，它們是以?xún)?yōu)化了的匯編語(yǔ)言程序為基礎的。除了Intel使用復雜指令系統計算機（CISC）外，所有的微處理器都使用了超長(cháng)指令集架構（VLIW）體系結構。每個(gè)CPU的膠連邏輯成本體現了連接處理器與外在系統所需額外組件的成本。 

        應用描述：產(chǎn)品線(xiàn)上的元件工業(yè)檢測

　　當產(chǎn)品經(jīng)過(guò)檢測站時(shí)，檢測站檢測產(chǎn)品的顏色和形狀，然后，根據標準來(lái)判斷是否接受這件產(chǎn)品。元件以任意角度安置在傳送器上以供成像。檢測算法檢測連接顏色和形狀的區域，并處理在這些區域內的數據，再把結果應用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )識別器中。產(chǎn)品在快速駛下生產(chǎn)線(xiàn)的時(shí)候被檢測。照相機以每秒３０張的速度收集圖像以確保在每張圖像上有至少有５０％交疊，從而確保每一部分至少有一次被完全顯現。圖像規格是512×512，24位彩色（ＲＧＢ）．