VisualApplets® 1.2

VisualApplets® ist ein graphisch orientiertes Werkezug, das die Programmierung von Bildverarbeitungsschritten auf einem FPGA drastisch vereinfacht

VisualApplets® ist ein Wwerkzeug für die Hardwareprogrammierung von FPGAs, basierend auf graphischen Pipeline-Strukturen für Bilddaten. Diese Pipeline-Modelle werden über die Kombination von Operatoren und Filtermodulen aus Bildverarbeitungsbibliotheken erstellt und in ein ladbares Hardwareapplet kompiliert.

Die Bibliotheken enthalten z.B. arithmetische und morphologische Operatoren zur Pixelmanipulation, logische Operatoren für Klassifikationsaufgaben und auch komplexe Module für die Farbverarbeitung und Kompression.

Es ist keine Konfiguration für die Synchronisation, das Zeitverhalten oder Berücksichtigung der Seiteneffektfreiheit erforderlich. Sowohl eine Synthese als auch eine High-level Simulation sind integriert und ermöglichen die volle Kontrolle über das finale visuelle Ergebnis der Anwendung zu jeder Zeit.

Der komplette Prozess der Erstellung eines Hardwaredesigns dauert durchschnittlich 10-15 Minuten. Die Hardwareapplet können sofort in der Konfigurationsoftware microDisplay eingesetzt werden oder über die Verwendung im SDK in eine Anwendung integriert werden.

Obwohl Kenntnisse in Hardwareprogrammierung von Vorteil sind, richtet sich die Softwarelösung VisualApplets® in erster Linie an Softwareprogrammierer in der industriellen Bildverarbeitung. In erster Näherung ist VisualApplets® hardware-unabhängig. Zum aktuellen Zeitpunkt unterstützt VisualApplets® die Hardwareplattform microEnable III/-XXL von SILICONSOFTWARE. VisualApplets® läuft unter Windows 2000 und XP.

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Die Programmierung der FPGA-Hardware in VisualApplets® ist die Kombination und Parametrisierung von hardwarenahen Modulen und algorithmischen Elementen in eine Daten-Pipelinestruktur. Die Schnittstelle zum Framegrabber arbeitet hardwareabhängig, die Vorverarbeitung auf dem FPGA jedoch hardwareunabhängig.

Eine Basisbibliothek unterstützt die Bearbeitung von Pixelbereichen durch Extraktionsfunktionen. Aufsplitt-, Sample- und Synchronizationsfunktionen komplettieren den Umfang dieser Bibliothek. Die Bibliothek mit arithmetischen Operatoren unterstützt verschiedene Arten der Pixelmanipulation. Die "Filter Factory" bietet Manipulationsmöglichkeiten auf Pixel bereichbasis an, z.B. das Bestimmen der Minima und Maxima, des Medians oder weitere morphologische Operators. Die Bibliotheken mit komplexen Funktionen umfassen Farbverarbeitung und Farbrekonstruktionen, weitere enthalten Module zur Einbindung und Definition von Lookup und KNEE Lookup Tabellen, Schwellwertoperationen, Binarisierung und Zählerfunktionen. Zur Umsetzung von Klassifizierungsaufgaben wurden logische Operatoren integriert. So wurden Boolsche Operatoren ebenso wie Auswahloperatoren integriert.

Die Pipeline-Struktur wird danach in funktionsbezogene Blöcke zur Vorbereitung auf das FPGA Layout konvertiert. Dieser Vorgang wird ohne weitere Eingaben des Nutzers durchgeführt. Es sind keine weiteren Konfigurationsschritte für die Synchronization, das zeitliche Verhalten oder die Beachtung von Seiteneffekten notwendig. Der "Rule Check" wird ebenso automatisch durchgeführt.

Ein VHDL Compiler ist für die Erstellung des Hardware-Applets nicht erforderlich. Lediglich ein C-Compiler sollte auf dem Entwicklungsrechner vorinstalliert sein. Der Nutzer kann die Komplexität und das visuelle Ergebnis der Vorverarbeitungsschritte über die Ressourcenanzeigen, erwartete Bandbreitenberechnung und visuelle Ausgabe über SImulationsmodule kontrollieren. Der "Place & Route" Prozess konvertiert das Hardwaredesign in ein ausführbares FPGA-Layout. Hierfür ist eine zusätzliche Software des FPGA Herstellers notwendig. Ist dieses vorinstalliert, wird es von VisualApplets® erkannt und automatisch in die Softwareabläufe integriert, vorkonfiguriert und ausgeführt.

Nach diesem Prozess wird ein sogenanntes Hardwareapplet erzeugtm das in microDisplay aufgerufen werden kann oder über das SDK in eine Anwendung intergriert werden.

• Graphisch orientiertes Programmierwerkzeug für FPGA Hardware
  
• Abstraktes Arbeiten mit Bildoperatoren
  
• Bibliotheken mit Hardwaremodulen als repräsentierende Framegrabber Plattform
  
• Bildverarbeitungsbibliotheken mit verschiedenen Filteroperatoren und Modulen
  
• Schließt die Lücke zwischen Standard und ckundenspezifische Applets
  
• Integrierte Synthese und einer softwarebasierten High-level Simulation
  
• Richtet sich sowohl an Hardwareentwickler als auch an Softwareprogrammierer
  
• Kein Vorwissen an Layoutplanung, Synchronisation, Zeitverhalten oder FPGA-Programmierung notwendig
  
• Keine Auseinandersetzung mit Seiteneffekten erforderlich
  
• Keine Einbindung eines externen VHDL Compiler erforderlich
  
  
• Module können parametrisiert werden, z.B.in Funktion, Verhalten oder Datenformaten
  
• Der Benutzer behält die visuelle Kontrolle über das Ergebnis und Zwischenschritte seiner Anwendung
  
• Die Simulation zeigt die visuellen Änderungen an jedem beliebigen Punkt der Bearbeitungskette
  
• Der Benutzer behält den Überblick über die Hardwareressourcen, und erwartete Datenbandbreite
  
  
• Der komplette Erstellungsprozess eines Hardwaredesigns dauert durchschnnittlich 10-15 Minuten
  
• In VisualApplets® erstellte Applets sind sofort im SDK oder unter microDisplay einsetzbar
  
• VisualApplets® unterstützt microEnable III und zukünftige Produktlinien
  
• VisualApplets® kann als Programmierschnittstelle für OEM Produkte angepasst werden
  
• VisualApplets® unterstützt Windows 2000 und XP
  
• VisualApplets® Bildvorverarbeitungsbibliotheken mit speziellen Markt-, Branchen- oder Kundenfokus werden zukünftig erhältlich sein
  

Visual Applets® wird mit Operatoren aus Bibliotheken ausgeliefert, die typischerweise in Anwendungen der industriellen Bildverarbeitung verwendet werden. Die Bibliotheken sind in Module und Filteroperatoren unterteilt, die parametrisiert und miteinander kombiniert werden können. Visual Applets® beinhaltet Basisbibliotheken mit arithmetischen, morphologischen und logischen Operatoren, speziellen Bibliotheken mit Farbmodulen, statistischen Informationen, Bildverbesserungsoperatoren und auch hardware-abhängigen Modulen. Der Funktionsumfang wird mit überarbeiteten und zusätzlichen Bibliotheken ständig verbessert und erweitert werden.

Hardware-abhängige Operatoren für microEnable III / -XXL

• Kameraschnittstellen: BASE und MEDIUM in Kombination mit
  
• Bildaufnahmemodule: Flächen- und Zeilenkamerabetrieb Module, Grauwert-, RGB- und Bayer-Farbmodus Module
  
• Bildspeicherschnittstellen: Bildpuffer, Zeilen-FIFO
  
• Digitale Schnittstellen: DigIO Port Module
  
• Triggerschnittstelle: Flächentrigger-Port und Zeilentrigger.Port Module
  
• Transferschnittstellen: DMA read und DMA write Module
  
  

Operatoren zur Pixelmanipulation

• Bearbeitungsmodule: Erhöhung oder Verringerung der Parallelität
  
• Extraktionsmodule: Parallelität, Komponenten, Pixel-Feld, Bit-Feld, Bild
  
• Modulbeziehungen: Synchronizität, Aufsplitten
  
• Auflösung: Erhöhung oder Verringerung der Sample-Rate
  
• Farbmodus-Konverter: GRAY2RGB und GRAY2HSI Module
  
• Bildoperatoren: Bildlöschvorgang
  
• Definitionsoperatoren: Konstanter Wert
  
  

Arithmetische Operatoren

• Typkonvertierungsoperator: Typ, Bit
  
• Wertkonvertierungsoperator: Bit-Wertebereich
  
• Mathematische Operatoren 1: Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division, Skalierung, Shiften, Zufallszahlen, Absolute Werte, Summe
  
• Mahematische Operatoren 2: Sinus, Cosinus, Tangens, Cotangens, Arcus Funktionen, Quadratwurzel
  
  

Logische Operatoren

• Kausale Operatoren: IF, CASE, logisches NICHT, logisches UND und logisches ODER
  
• Boolsche Operatoren 1: Vergleich zwischen zwei variablen Werten durch: A nicht gleich B, A größer als B, A kleiner als B, A ist größer oder gleich B, A kleiner oder gleich B, A nicht gleich B, A gleich B
  
• Boolsche Operatoren 2: Vergleich zwischen einem variablen Wert und einem fixen Wert durch: nicht gleich, ist größer als, ist kleiner als, ist größer oder gleich, ist kleiner oder gleich, ist nicht gleich, ist gleich
  
  

Bildvergleichsfilter und morphologische Operatoren

• Pixelfeld-Operatoren: Definition einer Pixelfeld Matrix, Bearbeitung einer Pixelfeld Matrix
  
• Statistische Operatoren: Median, Minimum, Maximum
  
• Morphologische Operatoren: Erode und Dilate
  
  

Verschiedene Operatoren zur Bildmanipulation

• Lookup Tabellen Module: Standard Lookup Tabelle, KNEE Lookup Tabelle
  
• Binarisierungsoperatoren: Schwellwert
  
• Speicheroperatoren: Koeffizientenspeicher
  
• Operatoren für Zähler: Zeilenzähler, Spaltenzähler
  
  

Operatoren für die Farbverarbeitung

Operatoren für die Signalverarbeitung

Operatoren zur Synchronisation

Operatoren für statistische Verarbeitung