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基本信息
- 項目名稱：
- 以GPU為核心的機器視覺儀表檢測系統(tǒng)研究
- 小類：
- 機械與控制
- 簡介：
- 針對組合儀表檢測特點，設(shè)計并實現(xiàn)一種以圖像處理單元（GPU）為核心的機器視覺儀表檢測方案。
- 詳細介紹：
- 針對組合儀表檢測特點，設(shè)計并實現(xiàn)一種以圖像處理單元（GPU）為核心的機器視覺儀表檢測方案。該方案使用了通用PC作為開發(fā)平臺，使用了圖像處理單元（GPU）運算的新技術(shù)，提出PC+GPU運算的新型架構(gòu)，使系統(tǒng)能夠兼顧柔性和實時性。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 針對組合儀表檢測特點，設(shè)計并實現(xiàn)一種以圖像處理單元（GPU）為核心的機器視覺儀表檢測方案。 首先在對通用PC性能的分析和對GPU運算能力考察的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的整體方案。進而對方案細化，介紹了具體的實現(xiàn)方法。最后給出了實驗驗證結(jié)果，證明了方案的可行性。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 使用了通用PC作為開發(fā)平臺，使用了圖像處理單元（GPU）運算的新技術(shù)，提出PC+GPU運算的新型架構(gòu)，使系統(tǒng)能夠兼顧柔性和實時性。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 針對在組合儀表生產(chǎn)過程中實現(xiàn)檢測自動化提出了以GPU為核心的機器視覺方案，采用PC+GPU運算的架構(gòu)，使系統(tǒng)提高了柔性和實時性，降低了成本。同時，該系統(tǒng)還可用于其他檢測中，具有廣闊的發(fā)展前景和市場實用價值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 針對組合儀表檢測特點，設(shè)計并實現(xiàn)一種以圖像處理單元（GPU）為核心的機器視覺儀表檢測方案。通過分析通用PC和圖像處理專用機的性能和特點，提出采用PC+GPU運算的新型架構(gòu)，使系統(tǒng)能夠兼顧柔性和實時性。進行儀表自動檢測時由PC同時驅(qū)動下位機和攝像頭，并將從攝像頭傳回的數(shù)據(jù)發(fā)送給GPU，經(jīng)GPU進行圖像處理后由CPU做出判斷并輸出檢測結(jié)果。最后給出了實驗驗證結(jié)果，證明了方案的可行性。
獲獎情況
- 論文《以GPU為核心的機器視覺儀表檢測系統(tǒng)研究》發(fā)表在國內(nèi)核心期刊《微計算機信息》上
鑒定結(jié)果
- 文章已發(fā)表
參考文獻
- Matrox Imaging Corp. Matrox Odyssey xpro+ product datasheet.2008. Banner Engineering Corp.Banner PrensencePlus Pro product datasheet.2008. NVIDIA Corp.NVIDIA CUDA Programming Guide. ver 08-07-2008.
同類課題研究水平概述
- 機器視覺技術(shù)可應(yīng)用在很多領(lǐng)域，其中在檢測方面，工業(yè)界現(xiàn)已有一些開發(fā)機器視覺系統(tǒng)的廠商。例如 National Instruments，Cognex，Matrox等均有自己的機器視覺產(chǎn)品。 一些廠商開發(fā)基于通用PC的機器視覺技術(shù)。如National Instruments 推出的LabVIEW 虛擬儀器套件可以通過其中的 IMAQ 組件采集圖像，使用NI Vision Builder 開發(fā)模塊對采集的圖像進行處理，分析圖像中的特征，進而根據(jù)這些特征指導(dǎo)LabVIEW 的工作流程。但由于其使用CPU來處理圖像，產(chǎn)品的性能受到通用PC性能的制約，當(dāng)需要進行儀表指針抖動等對圖片處理速度要求很高的檢測時則難以滿足要求，并且IMAQ組件的昂貴價格也限制了它的普及。 另外一些廠商推出了運行于圖像處理專用計算機上的機器視覺應(yīng)用方案。這類專用機的核心運算單元主要有三種類型：DSP，F(xiàn)PGA和專門優(yōu)化過的單片機。它們的共同特點是強大的浮點運算能力，高度優(yōu)化的架構(gòu)和高速的數(shù)據(jù)輸入/輸出通道。但是這種基于專用圖像處理機的解決方案不僅昂貴，還存在可擴展性較差的問題，因為對核心處理器的編程涉及大量的底層細節(jié)，需要專業(yè)知識并且工作繁瑣。并且Banner的機器視覺DSP對外輸出接口只有數(shù)字I/O、LAN和串口，無法實現(xiàn)儀表檢測中要求同時驅(qū)動儀表動作和采集相應(yīng)圖像的輸出結(jié)果的功能。 近年來，隨著通用圖形處理單元(GPGPU)的發(fā)展，使得以往在PC中僅擔(dān)任顯示任務(wù)的圖像處理單元（GPU）解放出來，可以被用在顯示之外的應(yīng)用領(lǐng)域，大幅提高了現(xiàn)有PC的運算能力。GPU晶體管集成度極高，在針對高密度數(shù)據(jù)的并行運算上具有得天獨厚的優(yōu)勢。并且其架構(gòu)經(jīng)過針對圖像處理的優(yōu)化，在實時圖像處理中有很大的應(yīng)用潛力。為充分發(fā)掘這一潛力，nVidia 公司為自己的顯卡產(chǎn)品系列推出了GPGPU工具套件——CUDA。CUDA是一種新型的硬件和軟件架構(gòu)，可以用于GPU同CPU的交互和管理在GPU上的并行運算。目前已被應(yīng)用于科學(xué)計算可視化、醫(yī)療圖像、娛樂等領(lǐng)域，顯示出強大的并行浮點運算能力。未來計算機的發(fā)展，將會是CPU和GPU的聯(lián)合運算模式。
