機器人視覺系統中的嵌入式技術

現有的大多數機器人，都採用微控制器作為控制單元，以8位和16位最為常見，其處理速度較低，沒有作業系統，無法實現豐富的多工功能，系統的潛力沒有得到充分的發掘和應用。隨著科技的發展和更多業務需求的增長，嵌入式視覺系統也迎來了更多的挑戰，比如功耗、複雜的演算法、處理器的效能、更高的影像解析度等，人們需要的是更加智慧化的系統，嵌入式視覺系統是實現智慧化系統重要的組成部分。
機器人視覺
作為系統的輸入CMOS和CCD是目前影像採集採用的兩種領先技術，CCD能夠提供更高的影像質量，但是經過過去10年的發展CMOS與其的差距也越來越小了，在功耗、成本和功耗方面大有超過CCD之勢。此外很多應用都需要高效的並行處理系統，因此需要採用專用的硬體處理器比如GPU、DSP、FPGA和多核（mulTI-core）SoC，但是這無疑會增加系統的成本、功耗和PCB尺寸等，因此一款經濟高效的處理器也是行業所需。當然在實際應用中我們要根據系統的實時效能、功耗、影像精度和演算法複雜度來選擇合適的處理器。
嵌入式視覺系統具有易學、易用、易維護、易安裝等特點，可在短期內構建起可靠而有效的機器視覺系統，從而極大的進步了應用系統的開發速度。嵌入式視覺是機器人的一個極好解決方案，尤其是將相機整合到機器人的手臂上時。在機器視覺領域，典型的相機整合工作是通過GigE或USB介面實現的，這可以說是一種將相機連線到PC（或IPC）的即插即用解決方案。與製造商的軟體開發工具包（SDK）一起使用，可以輕鬆訪問相機，這一工作原理也可以遷移到嵌入式系統中。
在國內外研究中，嵌入式機器視覺系統實現方式主要有三種：
(1)基於標準匯流排，採用DSP作為運算和控制處理器的系統。DSP晶片雖然能夠處理大量資訊和高速執行，但其I/O介面單一，不易擴充套件，控制能力較弱，尚存在一定侷限性。
(2)基於DSP+FPGA的機器視覺系統。FPGA與DSP的結合，可實現寬頻訊號處理，大大提高訊號處理速度，但FPGA使用的是硬體描述語言，其演算法開發具有很大的難度，功能實現由硬體控制，系統受環境影響較大。
(3)採用ARM微處理器或採用ARM+DSP構建方式的機器視覺系統，這種構建方式人機互動功能強大，整合度高、實時性好、支援多工，但該系統中ARM與DSP的資料交換方法仍採用外部電路連線，增加了系統的不穩定性。
機器人視覺系統中就可看出嵌入式系統的強大功能與廣闊應用領域。在當今數字資訊和網路技術高速發展的後PC(Post-PC)時代，嵌入式系統已被廣泛應用於移動計算平臺(PDA、掌上計算機)、資訊家電(數字電視、機頂盒、網路裝置)、無線通訊裝置(智慧手機、股票接收裝置)、工業/商業控制(智慧工控裝置、POS/ATM 機)、電子商務平臺、甚至軍事應用等諸多領域，其前景無疑是令人非常樂觀的。邊緣計算需要各種裝置協同工作以實現更高的效率。消費電子、工業和汽車行業正著眼於FPGA，助力構建靈活、智慧學習的環境，將理想變為現實。