| Er bestaat niet één ‘schakelschema’ voor een digitaal beeldverwerkingsproject. De complexiteit hangt volledig af van de omvang van het project en het niveau van verwerking. Een eenvoudig project zou een microcontroller kunnen gebruiken, terwijl een meer geavanceerd project een field-programmable gate array (FPGA) of zelfs een aangepaste ASIC zou kunnen vereisen.
Ik kan echter enkele veelvoorkomende componenten en architecturen schetsen die u kunt tegenkomen in verschillende soorten digitale beeldverwerkingsprojecten:
1. Eenvoudig project (bijvoorbeeld eenvoudige beelddrempelwaarde op een kleine afbeelding met behulp van een microcontroller):
* Beeldsensor: Een CMOS- of CCD-sensor om het beeld vast te leggen. Deze heeft vaak een ingebouwde analoog-digitaalomzetter (ADC).
* Microcontroller (bijv. Arduino, ESP32): Verwerkt de digitale beeldgegevens.
* Geheugen (bijvoorbeeld SRAM): Slaat de afbeeldingsgegevens op.
* Weergave (bijvoorbeeld LCD): Toont de verwerkte afbeelding.
Vereenvoudigd blokdiagram:
```
[Beeldsensor (met ADC)] --> [Microcontroller (met SRAM)] --> [Display]
```
2. Complexer project (bijvoorbeeld realtime edge-detectie met behulp van een FPGA):
* Beeldsensor (met ADC): Hogere resolutie en potentieel hogere framesnelheid dan het eenvoudige project.
* FPGA (bijv. Xilinx Artix, Altera Cyclone): Biedt parallelle verwerkingsmogelijkheden voor snellere beeldverwerking. De FPGA zou aangepaste logica bevatten voor algoritmen voor randdetectie (bijvoorbeeld de Sobel-operator).
* Geheugen (bijvoorbeeld DDR SDRAM): Grotere geheugencapaciteit voor het verwerken van afbeeldingen met een hogere resolutie en mogelijk framebuffering.
* Hogesnelheidsinterface (bijvoorbeeld MIPI CSI-2): Voor snelle gegevensoverdracht tussen de sensor en FPGA.
* Weergave (bijvoorbeeld HDMI-uitvoer): Voor het weergeven van het verwerkte beeld.
Vereenvoudigd blokdiagram:
```
[Beeldsensor (met ADC)] --[MIPI CSI-2] --> [FPGA (met DDR SDRAM)] --> [HDMI-uitvoer]
```
3. Zeer complex project (bijvoorbeeld krachtige beeldherkenning):
* Beeldsensor (met ADC): Sensor met hoge resolutie en hoge framesnelheid.
* GPU (bijvoorbeeld NVIDIA Jetson, Intel Movidius): Biedt enorme parallelle verwerkingskracht voor complexe algoritmen zoals convolutionele neurale netwerken (CNN's).
* Hogesnelheidsinterface (bijvoorbeeld PCIe): Verbindt de GPU met de rest van het systeem.
* Geheugen (bijvoorbeeld GDDR-geheugen): Geheugen met hoge bandbreedte voor de GPU.
* CPU (bijvoorbeeld ARM-processor): Verzorgt systeemcontrole en pre-/postverwerkingstaken.
* Opslag (bijvoorbeeld SSD): Slaat grote datasets en vooraf getrainde modellen op.
* Weergeven: Toont de resultaten.
Vereenvoudigd blokdiagram:
```
[Beeldsensor (met ADC)] --[Hogesnelheidsinterface] --> [GPU (met GDDR-geheugen)] --[PCIe] --> [CPU] --> [Weergave/opslag]
```
Belangrijke overwegingen bij het ontwerpen van het circuit:
* Voeding: Zorg voor voldoende stroomvoorziening voor alle componenten.
* Boeken: Synchroniseer de gegevensstroom tussen componenten.
* Databussen: Passende breedte en snelheid van databussen.
* Interfacestandaarden: Houd u aan de relevante interfacestandaarden (bijvoorbeeld MIPI, SPI, I2C).
Om een specifiek schakelschema te krijgen, moet u het volgende definiëren:
* De beeldverwerkingstaak: Welke algoritmen zullen worden geïmplementeerd? (bijv. drempelwaarde, randdetectie, filtering, objectherkenning)
* Beeldresolutie en framesnelheid: Hoeveel gegevens moeten worden verwerkt?
* Realtime vereisten: Moet de verwerking in realtime plaatsvinden?
* Hardwareplatform: Microcontroller, FPGA, GPU of iets anders?
Zodra deze zijn gespecificeerd, kunt u beginnen met het ontwerpen van het specifieke circuit en het maken van het bijbehorende diagram. Softwaretools zoals Altium Designer, Eagle of KiCad kunnen helpen bij het maken van de schakelschema's. Voor FPGA-ontwerpen heeft u ook FPGA-ontwerpsoftware nodig (bijvoorbeeld Vivado, Quartus). |
