搭載 FPGA 加速運算的影像處理解決方案

重新思考機器視覺系統架構

現代機器視覺系統需要處理更高解析度的相機、更快的檢測速度、AI 與深度學習運算需求,傳統以 PC 為核心的影像處理流程,往往難以有效擴展以應對這些需求。

因此,為了打造更高效的檢測系統,將影像前處理移至 FPGA 成為了未來趨勢。

為什麼工程師開始將影像處理移至 FPGA?

機器視覺系統正面臨新的運算挑戰,同時,高效能運算硬體的成本也持續上升。

若所有影像處理都依賴 CPU 或 GPU,不僅會增加系統複雜度,也可能提高整體硬體成本。

因此,越來越多工程師開始重新思考影像處理在整個視覺系統中的分配方式。

時間比較:FPGA 與 CPU 在進行影像處理的比較
時間比較:FPGA 與 CPU 在進行影像處理的比較

新一代機器視覺架構

新一代機器視覺系統不再完全依賴 PC 進行影像處理。

而是開始將部分影像前處理移至影像擷取卡上的 FPGA 執行。

這種架構通常透過整合 FPGA 的影像擷取卡來實現,讓影像前處理能在資料傳輸到主機之前完成,並為高解析度相機高速檢測需求提供更穩定的基礎。


為什麼影像擷取卡仍然是 FPGA 視覺架構的關鍵

FPGA 影像前處理可以透過多種方式實現,但影像擷取卡提供了一種最實際且易於整合的方式。

影像擷取卡將高速影像擷取與 FPGA 處理整合於同一平台,讓工程師能在不重新設計整個系統架構的情況下,建立高效的影像處理流程。

透過這種方式,系統可以更容易導入 FPGA 前處理能力,同時維持既有的機器視覺架構。

FPGA 視覺應用案例

FPGA 可在影像資料進入主機前執行多種前處理與控制任務,以下為常見的應用示例。

Autofocus

自動對焦

在 FPGA 上進行對焦計算,減少 CPU 負載並提升對焦速度。
Before vs after FFC

平場校正

在影像擷取階段完成亮度校正,確保影像均勻性。
鏡頭幾何失真校正解決方案

鏡頭校正

在資料進入 PC 前完成鏡頭失真修正,可將 CPU 負載減少 40%,並將取像速度降幅最小化。
JPEG 壓縮

JPEG 壓縮

在 FPGA 上即時壓縮影像資料,降低資料傳輸負載。
以 FPGA blob 分析進行即時特徵提取

Blob 分析

即時物件特徵提取與分類,在 FPGA 上執行 blob 分析可大幅降低 CPU 負載並維持高幀率處理能力。
整合式焦點堆疊相機解決方案,用於延伸景深

景深堆疊

透過 FPGA 加速影像堆疊處理,提升景深並產生高品質影像結果。
HDR 影像前後對比,展現亮部與暗部細節保留的顯著提升效果

HDR 影像

透過 HDR 技術整合多重曝光資訊,可同時保留高光與暗部細節,在高對比檢測環境中仍能可靠擷取影像資訊。

即時光源控制

根據影像分析結果,在 FPGA 上直接控制光源或外部設備,實現微秒級同步與即時回應。

在您的系統中評估新一代架構

機器視覺系統評估計畫

設計新一代機器視覺系統時,通常需要先測試新的系統架構。

Basler 提供機器視覺系統評估計畫,讓設備製造商能在自己的檢測系統中測試 FPGA 前處理架構。

計畫包含:

  • 影像擷取卡選型

  • 系統整合技術支援

  • 架構優化建議

為什麼選擇 Basler

  • 在地技術支援

    Basler 在台灣設有本地銷售與研發技術團隊,能在系統評估、整合與導入過程中提供即時支援,協助客戶更順利完成系統開發。
  • 快速技術回應

    我們的工程團隊能快速回應技術問題,協助縮短開發與整合過程中的等待時間。
  • 獲得主流機器視覺設備商信任

    Basler 解決方案已被全球多家機器視覺設備製造商採用,應用於各類檢測與自動化系統。
  • 35年機器視覺應用經驗

    Basler 在機器視覺領域累積多年經驗,能協助客戶評估合適的系統架構與解決方案。

已經在使用其他品牌的影像擷取卡?

如果目前使用的影像擷取卡在效能或擴展上開始遇到限制,我們通常會先協助客戶評估現有系統,看看可以怎麼優化,並在整合過程中提供支援,讓轉換能順利完成。
Hans Chen
Hans Chen
Team Leader, Customer Support

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