Die Vision Landschaft und was sie mit Moore s Gesetz zu tun hat

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1 Die Vision Landschaft und was sie mit Moore s Gesetz zu tun hat Horst A. Mattfeldt Produkt Manager Matrix Vision GmbH V1.0 10/2010 MATRIX VISION GmbH 1

2 Inhalt/Content: Vom Vision Sensor über Atom Boxen bis zu serverbasierten Machine Vision Applikationen Welche Leistungsfähigkeit haben die einzelnen Systeme? Wie beeinflusst Moore s law diese? V0.9 10/2010 MAT MATRIX VISION GmbH 2

3 Moore s law: Was Gordon Moore 1965 geschrieben hat: (Quelle: Electronics 38/8, April 1965) MATRIX VISION GmbH 3

4 Moore s law: Was daraus später abgeleitet wurde: dass sich die Komplexität integrierter Schaltkreise mit minimalen Komponentenkosten regelmäßig verdoppelt - je nach Quelle werden 18 oder 24 Monate als Zeitraum genannt. Komplexität ~ #Schaltkreiskomponenten/Computerchip. Gelegentlich ist auch von einer Verdoppelung der Integrationsdichte die Rede, also der Anzahl an Transistoren pro Flächeneinheit. Ursprünglich sprach Moore selbst von einer jährlichen Verdoppelung, 1975 korrigierte er seine Angabe auf eine Verdoppelung alle zwei Jahre. Real verdoppelt sich die Leistung neuer Computerchips im Mittel etwa alle 20 Monate. (Quelle: Wikipedia) MATRIX VISION GmbH 4

5 Moore s law: Wo wir in 2008 standen: Leistungszunahme nicht linear mit # Transistoren! Prozessor Trans. Ganzzahl SPEC-Werte Gleitkomm a Pentium-III 500 MHz (externer L2-Cache) 9,5 Mio. 20,6 14,7 Pentium-III 1000 MHz (interner L2- Cache) 28,5 Mio. 46,8 32,2 (Quelle: Wikipedia) MATRIX VISION GmbH 5

6 Moore s law: Wie es aus der Sicht von IBM weitergehen könnte: OMAP IBM Cell Intel I3/5/7 ATOM (Quelle: BV-Forum 43; Peter Hofstee, IBM systems and technology group) MATRIX VISION GmbH 6

7 Die Vision Landschaft, Hardware-Sicht Performanz Vision- PC Vision- Server Int. Kamera Kompakt- System Kosten MATRIX VISION GmbH 7

8 Intelligente Kamera (aka smart camera) Intelligente Kamera als Basis f. Vision Sensor mvbluelynx-6xx 5a mvbluelynx-x Gordon Moores Uhr geht hier langsamer! Ursache: Kompaktheit erfordert minimalen Energieverbrauch Kunden verlangen höchste Rechenleistung/offene Architektur 5 Jahre zwischen Power 400 MHz und 1 GHz Cortex A8 Power consumption Size Processing power MATRIX VISION GmbH 8

9 Komponente: mvbluelynx-x OpenMultimediaApplicationProcessor 48ms 7,7ms MHz Performance Sobel-Filter 3 x 3 (1k x 1k) libean (1600 x 280) 17,5ms 22ms 6,3ms Hybride Zwei-Kern Prozessor-Familie von TI Zukunftssichere Architektur ARM Cortex 1GHz DSP 0,8 GHz Integriertes Kamera Interface Video Beschleunigung Graphik Engine niedriger Energieverbrauch Sehr gute Performance Kompatibilität zu Betriebssystem Linux Vision Bibliotheken TI Vision Lib (VLIB) Freie Programmierung mögl. MATRIX VISION GmbH 9

10 Kompakt-System (Embedded System) pyramid Box PC Intel Atom (e.g. N270) 1.6 GHz, single core HT Passiv gekühlt (24/7) Bis zu 2GB RAM HDD oder SSD Onboard Graphik 2 x GigE 2 x USB x GPIO ~30 Watt Taschenbuchformat >= 100m <= 8(!)m Low cost (Stereo/Multikamera) -Anwendungen 1 bis 2 mvbluecougar-x GigE Kameras 1 bis 2 mvbluefox USB 2.0 Kameras Ideal für mvbluefox-mlc Kameras MATRIX VISION GmbH 10

11 Komponente: mvbluefox-mlc mvbluefox-mlc 33 mm Low cost board level USB 2.0 Ultra kompakt 8 Megapixel Speicher Tearing freie Bilder Hardware-LUT Industrietaugliches I/O Interface S-mount, optional Motor-Fokus, / CS-mount 3 Auflösungen; b/w & Color: WVGA, global shutter, 90 fps, HDR, AEC/AGC SXGA, 30 fps, RS, HDR 5 MPix, RS global reset, 6 fps Verschiedene Einbauvarianten Board to wire Direkte Platinen-Montage MATRIX VISION GmbH 11

12 Vision-PC Derzeit bis zu 6 Kerne pro Chip Moores law voll gültig Einbau v. Framegrabbern Zusatzkarten GPU Beschleunigung möglich FPGA preprocessing mögl. Quelle: Pyramid Computer Schnell & seriell Quelle: C/T7/2010 viel & parallel Einzelne Applikationen lasten Systeme u.u. nicht mehr aus Ideal für Multi-Kamera- Applikationen Skalierungseffekte beim OS und Vision-Libs. wirken weiter kostenreduzierend Zuverlässigkeitsaspekte beachten MATRIX VISION GmbH 12

13 Komponente: mvbluecougar-x Quelle: Pyramid Computer -Kameras ideal für Vision-PC Große Distanzen zwischen PC und Kameras möglich Hohe Bandbreite von bis zu 120 Mbyte/s pro GigE-port Einfache Verkabelung über preiswerte switches Ideal für anspruchsvolle Stereo- Anwendungen, leicht synchronisierbar Ideal für Multi-Kamera-Applik. Bw= 1,05*(fps*H*B*Byte/px) Bandbreitenbegrenzung in der Kamera Prozessankopplung über lokale I/Os und RS-232 der Kamera Quelle: Arcure MATRIX VISION GmbH 13

14 Vom Vision-PC zum Vision Server Moores law und ein Blick in die Glaskugel Gegenwart bei Servern Ein Blick in die Zukunft der Machine Vision Technologie? 512 CPUs 64 GigE-ports 2 TB RAM Hardware Virtualisierung 500+ Vision Applikationen auf 10U Rackhöhe und 2KW Verlustleistung Verwaltet wie ein Internet- Rechenzentrum Quelle: SeaMicro MATRIX VISION GmbH 14

15 Jenseits Standard: Sonder-Lösungen Gibt es nur Standard-Lösungen? Sicher nicht, es bleibt immer Raum für die individuelle Kundenlösung! MATRIX VISION GmbH 15

16 Questions? Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit Haben Sie noch Fragen? MATRIX VISION GmbH 16

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