머신 비전 임베디드 시스템
임베디드 시스템이란 무엇입니까?
임베디드 시스템은 큰 장비와의 통합 설치용으로 설계된 컴퓨터입니다. 차량, 의료 기기 및 스마트 TV와 같은 소비자 기기에 내장된 컴퓨터 등이 모두 임베디드 시스템의 예시입니다. 임베디드 컴퓨팅 관련 하드웨어는 Linux 체제를 실행하는 ARM 프로세서 기반의 소형 싱글 보드 컴퓨터(SBC)를 사용하는 것이 현재 트렌드입니다. 어플리케이션 별 캐리어 보드와 페어링되는 시스템 온 모듈(SOM)은 또한 대중적이며 강력한 소형 컴퓨터가 필요한 어플리케이션의 경우 x64 프로세서에 구축되는 SBC 및 SOM은 훌륭한 선택이 됩니다..
x64 대 ARM
x64 또는 ARM 하드웨어를 선택하면 비전 시스템의 다른 측면에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
인텔 코어 시리즈를 포함하는 x64 프로세서는 데스크톱 컴퓨터의 표준입니다. 이는 Windows 및 Linux 운영 체제와 모든 주요 타사 라이브러리를 지원합니다. X64 프로세서는 일반 ARM 프로세서보다 더 많은 연산력을 가지며 또한 더 많은 전력을 소모합니다.
SBC에서 사용하는 ARM 프로세서는 일반적으로 시스템 온 칩(SOC)으로 패키징됩니다. SOC의 경우, CPU 코어 외에도 메모리, 신호 처리 장치, 네트워킹 장치, USB 및 기타 I/O가 포함됩니다. 임베디드 시스템에 사용되는 SOC 중 다수는 원래 휴대 전화용으로 설계된 것입니다. ARM SOC는 x64 프로세서에 비해 성능은 떨어지지만, 크기가 훨씬 작고 에너지를 효율적으로 소비합니다. ARM 아키텍처 관련 소프트웨어 지원은 제한적입니다(예시: Windows는 ARM에서 지원되지 않음). Linux에서 ARM용 제품을 많이 제공하고 있지만, 소프트웨어나 장치 드라이버가 모두 지원되는 것은 아닙니다.
FLIR Spinnaker SDK는 ARM 및 x64 하드웨어를 지원합니다.
임베디드 시스템의 장점
기존 PC 하드웨어와 비교해 임베디드 시스템은 컴팩트하고 경제적 입니다. 개별 SBC 구성요소를 교체할 수 없지만 GPIO에 연결된 확장 보드를 사용해 추가 연결을 더할 수 있습니다. 빠르게 기능을 확장할 수 있는 다양한 부속품 보드는 대중적인 Raspberry Pi에 사용할 수 있습니다. 또한 같은 GPIO 레이아웃을 공유하는 많은 SBC를 사용할 수 있습니다.
그림 1. 액세서리 보드는 SBC의 GPIO 핀에 연결하여, USB 포트(왼쪽), 릴레이(오른쪽) 등 같은 추가 연결성을 확보 할 수 있습니다.
더욱 까다로운 어플리케이션의 경우 캐리어 보드와 페어링되는 SOM은 유연성을 훨씬 더 많이 제공합니다. Nvidia Jetson TX2는 SOM입니다. 컴팩트 모듈에서 패키징되는 메모리 및 I/O 컨트롤러와 강력한 ARM 프로세서, 256코어 CUDA 지원 GPU를 갖추었습니다. 캐리어 보드는 SOM에 전원을 공급하고 USB, GigE 및 GPIO용 커넥터를 갖추고 있어야 합니다.
그림 2. SOM을 다른 캐리어 보드와 페어링 할 경우, 특정 응용 프로그램을 위한 임베디드 시스템의 연결성과 물리적 사이즈를 최적화 할 수 있습니다.
임베디드 하드웨어의 연산력으로 중앙 서버 또는 클라우드 컴퓨팅 플랫폼에 대한 비전 시스템의 의존도를 줄일 수 있습니다. 카메라 인근에 위치한 임베디드 시스템에 화상 처리를 수행함으로써 대기 시간 및 대역폭 소모를 줄일 수 있으며 처리량 및 정보 보안을 향상시킬 수 있습니다.
엣지 (edge) 컴퓨팅에 대해 더 알아보기
기존 PC 하드웨어에서 SBC 또는 SOM 및 캐리어 보드로 전환함으로써 소형의 전력 효율적이며 경제적인 시스템을 생성할 수 있습니다.
그림 3. SBC 및 SOM에서 사용 할 수 있는 다양한 SOC 및 CPU의 상대적 CPU 전력, 메모리 대역폭, 전력 소비량 등을 비교한 벤치마킹 결과.
FLIR 카메라 및 소프트웨어를 임베디드 시스템에 활용
FLIR의 Spinnaker SDK는 x64 하드웨어의 경우, Windows 7/8/10 및 Ubuntu 14.04/16.04를 지원하고 ARM 하드웨어의 경우, Ubuntu 14.04/16.04를 지원합니다.
FLIR 카메라는 엣지 (edge)에 대한 비전 어플리케이션의 개발을 간소화합니다. 컬러 보정 및 노출을 위해 최신 CMOS 센서와 고급 자동 제어 알고리즘을 페어링함으로써 FLIR 카메라는 엄격한 빛 조건에서 세부적인 화상을 안정적으로 캡처합니다. FLIR Blackfly S 카메라에는 높은 Quantum efficiency 및 낮은 Read Noise를 갖춘 Sony Pregius 센서가 있어 저조도에서 선명한 화상 캡처를 할 수 있습니다. 넓은 동적 범위는 디테일이 밝고 어두운 고대비 광경 영역에서 캡처되도록 보장합니다.
FLIR 카메라는 컬러 보간, 샤프닝 및 감마 보정을 비롯한 강력한 온보드 화상 처리 능력을 갖추고 있어 호스트 측 처리 요건을 줄입니다. IEEE 1588 Precision Time Protocol 지원 기능을 활용하면, 사용자는 GigE Blackfly S를 다른 IEEE 1588 지원 장치와 공통의 시간 축으로 쉽게 동기화 할 수 있습니다.
