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自动驾驶汽车计算机视觉与深度学习算法的硬件实现
在老师的推荐下,我观看了哔哩哔哩一个 up 主的一个视频讲座,这个讲
座的主题是《自动驾驶汽车计算机视觉与深度学习算法的硬件实现》。虽然我现
在的专业是机械设计制造及其自动化,但是我对自动驾驶汽车很有兴趣,而且我
看到视频里涉及到了 python 的知识,我之前也学习过一些 python 的知识,因此
我果断选择了这个主题,虽然在听的过程中有很多知识听不懂,但是整个过程我
却听得津津有味,以下是我看完整个视频后的一些感想体会。
首先博主向我们介绍了自动驾驶汽车的定义。与我想象的不一样,自动驾驶
竟然可以分为五级,而我们平常开的车竟然才是 0 级,这有点出乎了我的意料。
而等级越高我发现,汽车对环境处理的要求也越来越高,在 0、1、2、3 级中都
需要一个驾驶员来辅助驾驶,而 4、5 级则真正实现了完全自主,区别在于第四
级并不涵盖所有驾驶场景。然后博主向我们详细介绍了第五级别。第五级别的汽
车使用激光脉冲扫描环境。而不是采用雷达的无线电波,原因是激光脉冲精确度
更高,如果加上摄像头,则精确度会更高。扫描完成后,汽车的计算机将传感器
GPS 和 IMU 的输入聚集起来构建地图。
接着博主向我们讲解了什么是计算机视觉——利用数字处理和智能算法来
解释图像或视频的意义。这些视觉需要用到很多算法和传感器,而且每秒需要十
亿次的操作。因此要求中央处理器要求要有高的响应性,还要高带宽和低延迟,
所需的数据也都要实时处理,这对中央处理器提出了更高的要求。那么我们的中
央处理器怎么处理这么多的数据呢?目前自动驾驶汽车很多用了高达 6 个高清
摄像头,单个摄像头每秒需要向中央处理器传达多达一亿多的像素。因此一些
CPU 速度不够快或者效率不够高,则不能胜任。还有其它的处理器,比如数字信
号处理器 DSP、GPU 系统、FPGA、专用集成电路 ASIC、IP 和 ASIC 中的专用 AI
和CV 处理器或加速器。目前应用最广泛的就是最后一种,这也是许多服务器的
目标。
然后博主向我们介绍了计算机视觉的两种设计/算法方法。第一种:也就是
经典的方法——计算机视觉/图像处理。这是一种基于一维或者二维卷积滤波器
的提取图像的方法。但是这种方法计算率非常高、非常复杂。还有一种比较现代
的方法——神经网络深度学习(CNN)。这是基于多层并行卷积的特征检测与提取
图像的方法。CNN 是将深度学习和计算机视觉结合在一起的卷积神经网络,并且
CNN 非常适合图像分类。卷积神经网络需要学习和实施。接着博主介绍了弹射器
HLS 平台,由于这部分听不懂,这里先不做介绍。
另外,博主指出,HLS 比 RTL 更有效率,因为 HLS 将功能与实现分离,并具
有强大的工具功能来控制实现。在硬件设计中,功耗是比较重要的环节,HLS 提
供最低功率 RTL。博主还说到,我们的设计一开始的时候一般用 FPGA 来做,因
为这样可以很容易做出一个样品,到展示的时候再转变成 eFPGA(嵌入式 FPGA)。
另外一个方面,HLS 使设计人员能够在 C 级验证功能并符合现有的 RTL 方法。C++
或者是 C 做验证要比 RTL 要快 100 倍以上,这再一次证明了 HLS 的优越性。
最后,博主讲到了 You Only Look Once YOLO(顾名思义,就是对图片仅进
行一次扫描就能同时识别多个物体,并标记出物体的位置。)但是这个软件我没
有安装,而且目前还用不到,因此这里不做进一步介绍。
看完这个视频,前面还有点听得懂,但后面明显是很专业的知识,所以有很
多没有听懂。但是他为我打开了一座新世界的大门。让我初步了解了自动驾驶汽
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