Solutions de traitement d’images et de vidéo à base de FPGA | Microchip

Microchip, par l’intermédiaire de sa filiale Microsemi, a annoncé à la moi-juillet son initiative « Smart Embedded Vision », qui permet de concevoir des systèmes de vision industrielle intelligents à base de FPGA basse-consommation Microchip PolarFire.

Avec cette annonce, Microchip élargit son offre de FPGA pour la vision intelligente haute-résolution embarquée, avec de nouvelles interfaces d’imagerie rapide améliorées, un package IP pour le traitement d’images, et un écosystème de partenaires élargi.

Etant donné que les systèmes de vision à calcul intensif basés sur la vision sont de plus en plus intégrés à la périphérie du réseau, les FPGA sont en train de devenir la plateforme flexible de choix pour les projets de nouvelle génération, souligne le fabricant américain. En plus de nécessiter des capacités de traitement à large bande passante, ces systèmes intelligents sont déployés dans de petits formats-types (« form factor » en anglais), avec des contraintes thermiques et des contraintes de consommation très strictes.

L’initiative Smart Embedded Vision propose plusieurs offres à base de FPGA, comprenant l’IP, le matériel et les outils permettant de concevoir des systèmes de vision industrielle à faible consommation en petits formats-types, pour les marchés industriel, médical, de la radiodiffusion, de l’automobile, de l’aéronautique et de la défense.

Dans le cadre de cette initiative, Microchip a rajouté les éléments suivants, pour faciliter la conception de systèmes de vision intelligents :

• IP SDI (Serial Digital Interface, ou interface numérique série) – Permet de transporter des flux de données vidéo non-compressées sur un câble coaxial. Cette interface propose plusieurs débits : HD-SDI (1,485 Gbits/s, 720p, 1080i), 3G-SDI (2,970 Gbits/s, 1080p60), 6G-SDI (5,94 Gbits/s, 2Kp30) et 12G-SDI (11,88 Gbits/s, 2Kp60).
• IP MIPI-CSI-2 à 1,5 Gbits/s par voie – Généralement utilisée dans les caméras industrielles, MIPI-CSI-2 est une interface capteur servant à relier les capteurs d’images aux FPGA. La famille PolarFire supporte jusqu’à 1,5 Gbits/s par voie en réception, et jusqu’à 1 Gbits/s par voie en émission.
• SLVS-EC Rx à 2,3 Gbits/s par voie – SLVS-EC Rx est une IP d’interface de capteur d’images pour caméras haute résolution. Les utilisateurs peuvent implémenter un cœur FPGA Rx SLVS-EC Rx à 2 ou 8 voies.
• MAC Gigabits multi-débits – La famille PolarFire supporte des débits de 1, 2,5, 5 ou 10 Gbits/s sur PHY Ethernet, ce qui permet de répondre aux exigences de l’interface USXGMII (Universal Serial 10 GE Media Independent Interface, ou interface série universelle Ethernet 10 Gbits indépendante du média) à auto-négociation.
• IP hôte et dispositif CoaXPress v1.1 à 6.25 Gbits/s – CoaXPress est une norme utilisée en vision industrielle, dans le médical, et en inspection industrielle hautes-performances. En accord avec la feuille de route de la norme, Microchip supportera bientôt CoaXPress v2.0, qui double la bande passante à 12,5 Gbits/s.
• HDMI 2.0b – L’IP HDMI actuel supporte les résolutions jusqu’à 4K à 60 images/s en émission, et 1080p à 60 images/s en réception.
• Package IP d’imagerie des FPGA PolarFire – Comprend MIPI-CSI-2 et plusieurs IP de traitement d’images pour la détection des contours, le mélange alpha et l’amélioration d’images au niveau couleur, luminosité et contraste.
• Ecosystème de partenaires étendu – L’initiative Smart Embedded Vision présente Kaya Instruments, qui fournit des cœurs IP de FPGA PolarFire pour CoaXPress v2.0 et vision Ethernet 10 Gbits, à l’écosystème de partenaires Microchip. Cet écosystème comprend aussi Alma Technology, Bitec, ainsi qu’un partenaire en intelligence artificielle (IA) : ASIC Design Services, qui fournit un environnement CDL (Core Deep Learning, ou cœur d’apprentissage profond) donnant naissance à une plateforme imagerie et vidéo s’appuyant sur un réseau neuronal convolutionnel (CNN pour Convolutional Neural Network en anglais) à haut rendement, pour applications « edge computing » (informatique de périphérie) et embarquées.

Les FPGA PolarFire ont une consommation totale inférieure de 30 à 50% par rapport aux FPGA milieu de gamme à SRAM (RAM statique) concurrents. Avec des dispositifs allant de 100K à 500K éléments logiques, ces FPGA ont une consommation statique 5 à 10 fois plus faible, ce qui en fait de parfaits candidats pour les nouveaux dispositifs de périphérie effectuant des calculs intensifs, notamment ceux qui sont soumis à de fortes contraintes thermiques ou de consommation.

En plus des nouveaux cœurs IP d’imagerie rapide et du package IP d’imagerie PolarFire, un nouveau modèle de référence de caméra MIPI-CSI2 à apprentissage machine, est disponible pour mettre en œuvre des systèmes embarqués intelligents. Basé sur le kit imagerie et vidéo des FPGA PolarFire, qui utilise les algorithmes d’inférence du partenaire de Microchip, ASIC Design Services, ce modèle de référence est disponible gratuitement pour évaluation par les clients.

Toutes les solutions Smart Embedded Vision sont supportées par Libero SoC Design Suite, l’outil de développement complet de Microchip.

Plus d’informations : Initiative Smart Embedded Vision