热成像FPGA的FLIR加快发展

挑战

加快先进热成像滤波器和算法对FPGA硬件实施

使用MATLAB开发,模拟和评估算法,并使用HDL编码器来实现在FPGA上最好的算法

结果

  • 从概念的时间来现场检验的原型减少60%
  • 增强以小时为单位,而不是几个星期完成
  • 代码重用从零提高到30%

“有了MATLAB和HDL编码器我们更响应市场需求。我们现在拥抱变化,因为我们可以采取一个新的理念,实时功能的硬件原型在短短的几个星期。有工程更多的快乐,所以我们增加了工作的满意度以及客户满意度“。

尼古拉斯Hogasten,FLIR系统
施加与HDL编码器(底部)开发的过滤器之后的原始图像(上部)和图像。

热成像的红外照相机被广泛用于商业应用,包括安全性,消防,气体泄漏检测,以及测试和测量。通过传感器和检测器所产生的摄像机滤波器和处理信号中的FPGA。通常情况下,把一个新的信号处理概念引入了一种算法,在生产相机的实时运行是一个漫长的过程,因为硬件工程师必须通过翻译算法工程师为硬件描述语言开发的算法,而不怎么算法工作成竹在胸。

在FLIR系统工程师开发和模拟MATLAB高级算法®然后迅速实现它们与HDL编码器的FPGA。“在过去,我们很少会显示模拟给我们的客户,因为它可能需要很长的时间,我们的想法,使之变成一个产品,”在FLIR图像处理技术经理尼古拉斯Hogasten说。“最近,我们发现一个关键的客户一个新的热成像过滤器,我们曾经开发的最复杂的过滤器的一些模拟。我们的客户欣喜若狂的时候,几个月后,我们向他们展示了这个新的过滤器,使用HDL编码器生成的第一个工作相机,摄像机进行完全一样的MATLAB仿真“。

挑战

在FLIR的早期发展过程中的困难,从算法的工程师谁开发新的思路和算法和硬件工程师谁实现FPGA上的算法之间的脱节朵朵。算法工程师将评估降噪和动态范围压缩的新技术,然后换手的书面规格硬件工程师,谁可能没有的算法全部知识。

“通常情况下,FPGA实现不会像我们的模拟表演,我们从来不知道是否有与执行或与算法有问题,” Hogasten说。“同时,由于硬件工程师没有足够的算法有深刻的理解,他们不知道什么假设是安全的优化它做。如果我们后来做了一个小的增强算法,大多数HDL的潜在不得不重写“。

FLIR建立了开发使用MATLAB和HDL编码器基于FPGA的热成像算法新的工作流程。

算法工程师使用MATLAB和图像处理工具箱探索基于形态运算及多维图像滤波新的算法。

这些工程师选择执行的算法和识别算法组件映射到目标FPGA硬件。在这个分区,球队图像处理工具箱代替高级功能的MATLAB代码,支持代码生成。金宝app图像处理工具箱算法提供一个黄金参考,缓解的FLIR的定制MATLAB代码验证。

要启用位真仿真和分析,工程师们使用集成浮点到定点的HDL编码器工作流自动转换浮点MATLAB算法到定点MATLAB代码结合使用定点运算和数据类型设计师

为了支金宝app持在FLIR使用其他测试环境中,团队使用MATLAB编码器以从所生成的定点MATLAB代码C代码和MEX-文件。

接下来,研究小组使用HDL编码器的MATLAB算法生成可综合的HDL代码。HDL代码然后被实现,并且在FPGA上测试,并将结果与​​来自定点MATLAB算法结果验证。

在相关项目中,工程师们使用MATLAB编译和图像采集工具箱构建获取使用多种算法从摄像机和帧接收器,处理它们的图像,并显示结果的应用程序。此应用程序使其他FLIR工程师评估算法的输入范围内,即使没有安装他们MATLAB。

结果

  • 从概念的时间来现场检验的原型减少60%。“有了MATLAB和HDL编码器,我们已经消除了手工初始算法翻译成HDL的一步,” Hogasten说。“现在,算法开发人员可以根据自己的,其中有高达60%的削减成型时产生的FPGA原型。”

  • 增强以小时为单位,而不是几个星期完成。“最近,我问我们的一位工程师做出显著算法更改为核心过滤器,” Hogasten报告。“三个小时后,他已在MATLAB的变化和重新部署算法使用HDL编码器的FPGA。此前,该类型的改变将需要6周“。

  • 代码重用从零提高到30%。“我们现在拥有的算法,简单的组件和MATLAB代码,已经验证了HDL代码生成一个共同的信息库,” Hogasten说。“以前,我们不得不几乎没有代码重用,但今天我们重用我们的MATLAB代码30%,生成HDL其他项目。”