Bildverarbeitung

Echtzeit-Bildverarbeitungslösungen für kostenoptimierte eingebettete Systeme stellen nach der Fertigstellung und Validierung eines Software-Prototyps zusätzliche Herausforderungen an die Entwickler:

  • Optimierung von Speicherbedarf und Prozessorlast: Wo können bild- durch zeilenorientierte Algorithmen ersetzt werden, bis zu welcher Verarbeitungsstufe wird Zugriff auf die originalen Bilddaten benötigt?
  • Ersatz von Fließkomma- durch Integerarithmetik: Welche Skalierungen und Wortbreiten erhalten die Genauigkeit der Ergebnisse? 
  • Partitionierung von Algorithmen zur parallelen Bearbeitung auf Mehrkern-Architekturen: Wo sollte das System geschnitten werden, um die Last zwischen den Kernen auszubalancieren, wie viel Verzögerung erzeugt die Kommunikation zwischen den Kernen?
  •  Nachweis der Einhaltung der Echtzeitanforderungen: Kann das Zielsystem unabhängig vom Inhalt des Videostroms seine Antworten im Bildtakt errechnen?  
  • Nachweis der funktionellen Äquivalenz: Liefert das Zielsystem bei gleichen Videodaten dieselben Antworten wie der Prototyp? 

Zur Lösung dieser Aufgaben ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Verfahrensentwicklern, Portierern und Hardwareentwicklern erforderlich. FORTecH Software hat mit den Erfahrungen verschiedener Projekte zur Verarbeitung realer Szenen eine Methodik zur sicheren und effizienten Überführung prototypischer Lösungen in serienreife Produkte entwickelt. Automatische Tests garantieren eine kontinuierliche Verifikation des Targetcodes.

Portierung prototypischer Lösungen

FORTecH Software hat eine Methodik zur sicheren und effizienten Überführung prototypischer Lösungen zur Verarbeitung realer Szenen in serienreife Produkte entwickelt. Nach Fertigstellung und Validierung eines Software-Prototyps ergeben sich beim Übergang auf kostenoptimierte Zielsysteme einige typische Aufgaben:

  • Ersetzen von Fließkomma- durch Integerarithmetik
  • Partitionierung von Algorithmen zur parallelen Bearbeitung auf DSP-Mehrkern-Architekturen und FPGAs
  • Optimierung von Speicherbedarf und Prozessorlast
  • Nachweis der Einhaltung der Echtzeitanforderungen
  • Nachweis funktioneller Äquivalenz (identische Antworten bei gleichen Eingangsdaten) 

Bei der Portierung arbeiten wir eng mit den Verfahrens- und Hardwareentwicklern des Kunden zusammen. Die funktionelle Äquivalenz zwischen Prototyp und Targetsystem garantieren wir durch den automatisierten Vergleich von Zwischenergebnissen. 

Innovative 3D-Applikationen

 FORTecH Software hat in mehreren Projekten Erfahrungen mit der Gewinnung von 3D-Informationen aus realen Szenen unter Einsatz stereoskopischer oder bewegter monokularer Kamerasysteme sowie Time-of-Flight-Sensoren sammeln können. Die Verwendung dreidimensionaler Informationen führt oft zu überraschend einfachen Lösungen gegenüber zweidimensionalen Verfahren.

Kamerakalibrierung

Ein typisches Problem der Bildverarbeitung ist die Bestimmung der intrinsischen und extrinsischen Kalibrierung der eingesetzten Kameras. Wir haben Erfahrung in der Implementierung von applikationsspezifischen Lösungen für beide Formen der Kalibrierung in eingebetteten und kostenoptimierten Anwendungen.

 

Intrinsisches Kalibrierungsziel
Intrinsisches Kalibrierungsziel

 

Optisches Tracking

Bildverarbeitungssysteme zur Verarbeitung realer Szenen enthalten typischer Weise ein Weltmodell. Es verwaltet statisch abgesicherte Hypothesen, die aus Beobachtungen der Umwelt abgeleitet werden. Dieser Ansatz erlaubt die robuste Identifikation von Objekten aus einem oder mehreren Videoströmen auch dann, wenn die Auswertung der Einzelbilder nur unsichere Aussagen liefert. FORTecH Software bietet ein Framework an, das die effiziente Implementierung individueller optischer Trackinglösungen unterstützt. Die applikationsspezifischen Systemkomponenten werden dazu in Form von Plug-ins in das Framework integriert.

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