浅谈图像处理算法的实现途径(CPU/FPGA/ASIC)

2023-05-31 0 809

现代人对影像质量明确要求的急速提升,间接促进着影像演算法的急速往前产业发展,所以到那时年末,常见的绘图演算法是是不是同时实现的呢?那时我们来谈谈。

绘图演算法的同时实现通常有三种有效途径:应用软件或是硬体

应用软件 VS 硬体

应用软件同时实现形式,效率高,插值快,且随著现在各式各样辅助工具,网络平台的开放源码,用应用软件形式来同时实现演算法,是较好的一种优先选择。但如果保密性明确要求较低,信息量非常大,应用软件同时实现就不能办到,须要发生改变演算法或是发生改变同时实现形式来办到。

图像处置演算法产业发展到那时,各式各样演算法已经有一定的适用性,想发生改变演算法来提升运转速率,控制技术难度比非常大,因此我们争相将胸怀转为了硬体同时实现下面。

硬体同时实现形式

现阶段同时实现演算法的有效途径主要有下列三种:

通用型计算机系统

通用型计算机系统选用冯.诺依曼内部结构,以太网处置内部结构化分析单统计数据。这种内部结构下定决心了它的反应速率很慢,极难满足用户保密性明确要求,根本无法用作演算法的校正和保密性明确要求相对较低的公开场合。

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并行计算机系统

并行计算机系统即数个CPU同时组织工作。这样可以减轻通常而言CPU,不能Vertus统计数据的优点。但这一控制技术现阶段存有组织工作时损耗不光滑,以及并行演算法撰写十分困难等问题,对一些明确要求较低的公开场合,仍然难以办到。

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位数示波器

位数示波器也就是DSP(Digital Signal Processor):是为了同时实现快速位数信号处置演算法而设计的、具有特殊的内部结构的处置器。

通常见C语言进行编程,反应速率非常快,可达到2000MPIS,比最快的CPU快10-50倍。DSP的内部选用专用硬件同时实现位数信号处置的一些常见演算法,所以用DSP处置一些演算法速率非常快,比如乘加运算只需一个时钟,但DSP只是对某些固定的运算提供了硬体优化,其仍是以太网指令执行系统,并且这些优化运算并不适合所有演算法,使其受到了限制。

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专用集成电路

专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)是为了某一固定的演算法和应用而设计的专用电路。

如果绘图演算法选用通用型处理器+DSP内部结构,仍然不能满足用户速率的明确要求,可以考虑ASIC。因为是专门针对某一种演算法设计的电路,所以运算速率可以做到很快。ASIC的优点也很明显:设计周期长,需求少,成本高,功能单一,ASIC一旦投入使用,设计系统的灵活性较为差,新的演算法和控制技术根本无法通过设计新的芯片来同时实现,通用型性差。

浅谈图像处理算法的实现途径(CPU/FPGA/ASIC)
现场可编程门阵列

现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA),FPGA是当今应用最广泛的可编程逻辑器件,也被称为可编程ASIC,FPGA在内部结构上具有逻辑功能块,选用查找表内部结构,通过可编程的内部连线连接功能模块来同时实现逻辑功能。

FPGA的功能是通过逻辑内部结构的配置统计数据来同时实现。组织工作时,设计者可现场编程发生改变FPGA的逻辑功能,设计出所须要的硬体逻辑,可以实时、灵活的更新和开发,提升了设计的灵活性和通用型性。

绘图具有并行性,因此选用合适的并行性演算法是提升绘图速率有效的方法。而FPGA在设计上,可以选用硬体并行和流水线控制技术,正好可以办到。

FPGA适合用来同时实现对实时影像和视频的处置。包括:直方图均衡、均值滤波、中值滤波、边缘检测、影像旋转、影像缩放等等。各式各样适合FPGA进行绘图的演算法,正在急速的出现和完善。

随著集成电路控制技术的急速成熟,国内外以FPGA为基础的图形影像演算法和应用也层出不穷,如在汽车电子中的车载电视、车载可视电话等都是基于FPGA进行的位数绘图;在位数电视系统中,FPGA正在越来越多的被应用,在影像显示、影像压缩、影像格式转化、I/O接口等都是用FPGA进行处置。

浅谈图像处理算法的实现途径(CPU/FPGA/ASIC)

小结

就个人组织工作经历而言,ASIC和FPGA的使用非常多,但两者还是稍有不同。FPGA更多的偏向于演算法的功能校正,如果要产品化量产的话,最终都会优先选择ASIC。所以通常的开发流程是:演算法开发->FPGA校正->ASIC。

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