FPGA-Bildverarbeitung mit 100 FPS in Echtzeit
Echtzeit-Bildverarbeitung im FPGA: 100 FPS, deterministische Latenz, Ergebnisse direkt im Regelkreis. Mehrstufige Auswertung mit klassischen Bildverarbeitungsalgorithmen.
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Ausgangslage
Die Bildauswertung liefert die Ist-Größe eines Regelkreises – damit gelten harte Echtzeitanforderungen: 100 Bilder pro Sekunde mit garantierter, konstanter Latenz vom Sensor bis zum Ergebnis. CPU- und GPU-Lösungen scheiden aus, da Jitter durch Scheduling und Speichertransfers im Regelkreis nicht tolerierbar ist.
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Lösung
Wir implementierten die gesamte Verarbeitungskette als Streaming-Pipeline im FPGA: Sensoranbindung, Vorverarbeitung und mehrstufige Auswertung mit klassischen Algorithmen der Bildverarbeitung. Jede Stufe arbeitet taktgenau am Pixelstrom – ohne Zwischenspeicherung ganzer Bilder. Das Ergebnis liegt unmittelbar nach Bildende vor und geht direkt an die Regelung. Verifiziert gegen ein bit-exaktes Referenzmodell.
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Ergebnis
100 FPS im Dauerbetrieb, deterministische Latenz unter einer Millisekunde, keine verworfenen Bilder. Die modulare Pipeline ist für neue Algorithmen und Sensoren wiederverwendbar.