飞思卡尔i.MX6应用处理器助力机器视觉

　　机器视觉让世界更美好

　　“当你戴上这副眼镜，它会自动告诉你，你手指所指的东西是什么”，在日前举行的“飞思卡尔技术论坛”上，飞思卡尔CEO Gregg Lowe和以色列OrCam公司创始人Amnon Shashua教授现场演示了Orcam为视力障碍人士设计的视觉辅助装置。现场演示中，当这个装置成功地朗读出报纸的一篇新闻，还为演示者辨认出一张百元钞票，场下掌声雷动。

　　该设备基于飞思卡尔i.MX6Q处理器。“i.MX6Q四核处理器提供卓越性能，并支持全天的续航，为因视觉障碍而阻碍他们与周围世界轻松互动的人们设计可穿戴、经济和直观的解决方案。OrCam能够帮助视障人士弥补失去的视力，显著提高其生活质量。”Shashua表示。

　　i.MX6Q处理器集成4个ARM.Cortex.-A9内核，运行速率高达1.2GHz，并在内部集成了3个GPU，可提供出色性能来处理Orcam产品视觉传感器捕获的海量数据，支持在单芯片上执行所有图像处理算法和软件语音编解码器。

　　越来越多的机器视觉创新应用正在涌现，其中一个就是先进驾驶辅助系统(ADAS)，德国的DSPWeuffen公司与飞思卡尔合作，推出了基于i.MX6的多摄像头环视(Surrounding View)泊车辅助系统，它通过4个摄像头采集车辆四周的图像，并以虚拟俯视图的形式在屏幕上显示。视角会根据行车轨迹而动态移动，提供车辆四周360度的画面。

　　飞思卡尔还与Intersil公司合作，推出一款经济型的多摄像头解决方案，在该方案中，Intersil的TW6865接口芯片可以连接多达4个CVBS摄像头，并将产生的数据通过PCIe接口传输至i.MX6，目前已经有国内的设计公司推出了基于该方案的ADAS系统。该方案更可应用于公交巴士、楼宇监控等场合。

　　机器视觉正迎来全新的发展

　　机器替代简单劳动的趋势已经形成，而具有机器视觉的智能设备可以帮助自动化设备实现高度灵活的配置以及适应更加复杂的作业任务，例如物料分拣、产品品质检测、高精度加工、装配工作等，而通过M2M的互联，更有助于提高自动化系统内部各个单元的协作效率，从而扩大机器替代人力劳动的范围。

　　2014年伊始，中国工业机器人即迎来重大利好。工信部发布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》，针对中国工业机器人的发展现状，《意见》提出了具体目标，包括到2020年，高端产品市场占有率提高到45%以上，机器人密度(每万名员工使用机器人台数)达到100以上，等等。这意味着政府认为在未来6年内中国工业机器人的保有量将增长4倍。

　　从长远的视角来看，机器视觉是继语音之后，人工智能发展的下一个关键环节。目前人工智能在语音方面已经步入了实用化，苹果的Siri和三星的S-Voice等应用已经为智能手机带来了体验上的巨大提升，但在视觉领域，这样的创新应用才刚刚开始。微软的Kinect在这方面迈出了重要的一步，仅仅为了识别人体部位，就需要数以TB计的数据被输入到集群系统中来教会Kinect以像素级技术来辨认手、脚以及它看到的其他身体部位。

　　为什么i.MX6适合机器视觉应用

　　i.MX6非常突出的一个优势是它提供了OpenCL支持，为什么OpenCL对于机器视觉如此关键呢？

　　正如上文提到的，机器视觉系统需要进行大量并行的数据运算，包括图像校正、图像灰度化及二值化、图像分割与裁剪，边缘检测等等。目前许多机器视觉算法基于开源的OpenCV来实现OpenCV(Open Source Computer Vision Library)是一个致力于实时处理计算机视觉运算的开源库，至今已有超过250万的用户。虽然OpenCV的目标是能够实时地处理计算机视觉问题，但是大多数计算机视觉的算法太过复杂，无法在CPU上实时执行。而计算机视觉的大多数算法具有天生的并行性，因此非常适合在GPU和APU上执行并获得极大的加速。

　　OpenCL正是为满足这样的需求而定义的。OpenCL(Open Computing Language)是一个在异构平台如CPU和GPU上高效执行程序的开源计算框架，使得GPU可以分担CPU的计算负荷。

　　i.MX6拥有强大的GPU运算能力，图3显示了i.MX6Q的GPU性能，其3D引擎GC2000内部包含4个shader，可提供高达30GFLOPS的运算能力，支持OpenCL1.1EP。此外，i.MX6Q还拥有一个专用的2D引擎(1Gpixel/s)和一个矢量图形处理引擎。飞思卡尔还提供完整的Open CLSDK开发包。

　　此外，i.MX6的每一个Cortex-A9内核都配备了一个NEON加速单元，可以为SIMD(单指令多数据)处理提供额外的运算支持。i.MX6Q内部还集成了IPU(图像处理单元)，可以提供丰富的显示输入/输出接口以及图像处理能力(图4)。其中摄像头输入接口包括20位的并口以及MIPICSI-2串行接口，每个MIPICSI-2都包含4个lane，接口速度达800Mbps/lane。图像处理功能包括图像质量增强、色彩空间转换，分辨率转换，旋转、翻转等。

　　完善的安全性保护IP和运行安全

　　在物联网时代，当机器视觉被应用在工厂产线、安保领域或者是各类机器人上时，一旦受到网络攻击，控制权被夺取的话，产生的后果将是灾难性的。这就要求机器视觉必须部署在可靠的硬件执行环境中。

　　i.MX6提供非常完善的安全特性

　　来保证用户的知识产权和设备运行可靠性。其中包括：

　　(1)可信执行环境：i.MX6内建TrustZone安全运行环境，可以将代码执行环境分割为一般执行和安全执行两个空间，其内部的硬件防火墙可以将CPU与外部总线访问、DMA、以及外设访问隔绝。

　　(2)高可靠性启动(HAB)：客户可以对其软件进行加密保护，每次处理器启动的时候，HAB都会通过RSA公钥算法检查数字签名，防止未授权的软件执行。

　　(3)硬件加密引擎(CAAM)以及随机数生成器(RNG)：支持对称加密算法AES-128，AES-256，3DES，ARC4，以及消息摘要算法如SHA-1，SHA-256，MD-5等。

　　(4)安全存储区(SecureRAM)：i.MX6内部有16KB安全RAM，可以存储敏感的代码以及数据，该RAM区带有自清除功能，在受到攻击时将自动清零。

　　结语

　　i.MX6凭借出色的计算性能、高安全性、广泛的生态系统、工业级的品质以及至少15年的供货，成为构建计算视觉的极佳平台。飞思卡尔正在和i.MX生态系统中的合作伙伴一起，为迎接基于视觉技术的人工智能时代的到来做好准备。

　　李星宇 飞思卡尔MPU亚太区市场经理