開(kāi)源硬件大賽正式展開(kāi)，細(xì)數(shù)十大獲獎(jiǎng)作品

開(kāi)源硬件與全可編程技術(shù)論壇暨 Xilinx 中國(guó)大學(xué)合作十周年慶典于上海順利閉幕的同時(shí)也拉開(kāi)了 2017 開(kāi)源硬件大賽的帷幕。從2006年設(shè)立中國(guó)大學(xué)合作部門(mén)開(kāi)始，Xilinx大學(xué)合作在中國(guó)已走過(guò)10個(gè)春秋，得到了中國(guó)高校老師的廣泛認(rèn)可，也在教育界引發(fā)了“全可編程”技術(shù)的創(chuàng)新潮流。同時(shí)我們更與眾多產(chǎn)業(yè)界伙伴合作，共同實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)、學(xué)、研”的有機(jī)結(jié)合，幫助學(xué)生的創(chuàng)新更快地走向?qū)嵱谩c典活動(dòng)期間，我們特地挑選了來(lái)自“全國(guó)大學(xué)生智能互聯(lián)創(chuàng)新大賽”，“IBM-Xilinx 首屆異構(gòu)計(jì)算大賽”，“2016 OpenHW 開(kāi)源硬件設(shè)計(jì)大賽”等等獲獎(jiǎng)作品中挑選了一部分作品，以下由小編帶大家一睹本屆大會(huì)所展出的一些精彩設(shè)計(jì)吧。

基于Zynq的智能物流系統(tǒng)

北京工業(yè)大學(xué)

作品介紹：項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)并提供一套校園物流運(yùn)輸最后一公里的解決方案，即解決大學(xué)校園中物流不能直接到達(dá)最終目的地問(wèn)題。模型起點(diǎn)為以機(jī)械臂為主的機(jī)械系統(tǒng)，利用圖像識(shí)別與深度學(xué)習(xí)技術(shù)掃描物流信息并匹配服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)，而后抓取與放置貨物，完成后發(fā)送信息呼叫以智能車(chē)和無(wú)人機(jī)為主的傳輸系統(tǒng)進(jìn)行物流交付，用戶(hù)通過(guò)手機(jī)端Android APP驗(yàn)證可以打開(kāi)智能車(chē)與無(wú)人機(jī)上的物流箱進(jìn)行取貨。

作品特點(diǎn)：

基于多機(jī)協(xié)同技術(shù)的智能物流系統(tǒng)。機(jī)械臂，攝像頭，運(yùn)輸車(chē)，快遞車(chē)，無(wú)人機(jī)、安卓客戶(hù)端等設(shè)備間的協(xié)同調(diào)度技術(shù)；

運(yùn)用圖像識(shí)別與深度學(xué)習(xí)技術(shù)的智能分揀系統(tǒng)。識(shí)別訂單號(hào)，獲取貨物信息，調(diào)度運(yùn)輸系統(tǒng)；

運(yùn)用Web Server技術(shù)的智能推送系統(tǒng)。利用C/S三層架構(gòu)模型，串聯(lián)起服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)，移動(dòng)端；

運(yùn)用循跡與GPS導(dǎo)航技術(shù)的運(yùn)輸系統(tǒng)。利用多種傳感設(shè)備實(shí)現(xiàn)循跡與GPS導(dǎo)航的穩(wěn)定性。

基于FPGA的多功能多足爬墻機(jī)器人

東南大學(xué)

作品介紹：本設(shè)計(jì)基于XILINX的Artix-7 FPGA開(kāi)發(fā)板，該機(jī)器人主要應(yīng)用在高樓裂縫檢測(cè)、高空環(huán)境參數(shù)測(cè)量，高層玻璃清潔等危險(xiǎn)系數(shù)較高的高空作業(yè)領(lǐng)域，減小工人作業(yè)的潛在危險(xiǎn)。本設(shè)計(jì)采用串口無(wú)線通信遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，并且在機(jī)器人中集成了攝像頭、機(jī)械臂、傳感器等外圍設(shè)備，可以實(shí)時(shí)傳輸墻面情況，溫度、氣壓等數(shù)據(jù)。同時(shí)，我們?cè)跈C(jī)器人身上加入了一個(gè)機(jī)械臂，可以用來(lái)進(jìn)行高空取物，清潔玻璃等活動(dòng)。

作品特點(diǎn)：

以墻面運(yùn)動(dòng)型機(jī)器人為切入，打破現(xiàn)有的陸地機(jī)器人或者空中機(jī)器人的設(shè)計(jì)思維；

利用真空負(fù)壓原理作為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)吸附原理，可以達(dá)到較大的載重量和較高的穩(wěn)定性；

采用XILINX公司的FPGA為主控板核心，有效實(shí)現(xiàn)多路工作并行處理，工作高效快速。

基于Zynq的民航飛機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)

清華大學(xué)

作品介紹：本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了一套基于Zynq的民航飛機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。利用天線接收飛機(jī)應(yīng)答機(jī)信息，在RTL-SDR模塊將天線信號(hào)下變頻到基帶后，經(jīng)過(guò)USB線傳輸?shù)絑ynq開(kāi)發(fā)板并通過(guò)軟硬件解碼讀取航班號(hào)，速度，高度，位置等信息。我們還在Zynq開(kāi)發(fā)板上架設(shè)了HTTP服務(wù)器，使用戶(hù)能通過(guò)瀏覽器觀察到飛機(jī)的實(shí)時(shí)飛行信息。除此以外，我們還結(jié)合氣象雷達(dá)對(duì)航線信息進(jìn)行分析并預(yù)測(cè)。

作品特點(diǎn)：

通過(guò)對(duì)USB電視接收器進(jìn)行破解，實(shí)現(xiàn)對(duì)1090MHz頻段飛機(jī)應(yīng)答機(jī)信號(hào)的接收；

在Zynq開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行Linux操作系統(tǒng)移植和部分信號(hào)處理的硬件化，使整套系統(tǒng)能脫離電腦運(yùn)行；

使用搭建HTTP服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)設(shè)備上的可視化的遠(yuǎn)程界面；

結(jié)合氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)分析飛機(jī)運(yùn)行情況。

室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境自主導(dǎo)航巡檢機(jī)器人

南昌大學(xué)

作品介紹：自主導(dǎo)航巡檢機(jī)器人是一款集傳感器技術(shù)，規(guī)劃與決策以及人工智能等多功能于一體，并能夠自主完成復(fù)雜環(huán)境的導(dǎo)航和路徑規(guī)劃等任務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)。

作品特點(diǎn)：

多傳感器融合構(gòu)建地圖

利用環(huán)境彩色圖和深度圖構(gòu)建環(huán)境柵格地圖

計(jì)算柵格地圖的觀測(cè)概率提出隱馬爾科夫模型的下一個(gè)最佳視點(diǎn)的路徑規(guī)劃

超聲波和近紅外融合的互補(bǔ)濾波測(cè)距法提供機(jī)器人相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制

無(wú)線電指紋與視覺(jué)組合定位

采用無(wú)線電指紋與視覺(jué)組合的定位算法，解決了視覺(jué)定位的累計(jì)誤差問(wèn)題。

提出投影格拉斯曼判別分析算法，通過(guò)格拉斯曼流形上的投影尺度，構(gòu)建離散程度函數(shù)，得到信號(hào)投影的最佳投影空間。

醫(yī)學(xué)超聲成像算法異構(gòu)加速

華南理工大學(xué)

作品介紹：本次展示的項(xiàng)目為IBM-Xilinx 首屆異構(gòu)計(jì)算大賽一等獎(jiǎng)作品《醫(yī)學(xué)超聲成像算法異構(gòu)加速》。通過(guò)使用超能云提供的異構(gòu)加速技術(shù)，把復(fù)雜的超聲成像算法計(jì)算從計(jì)算機(jī)的大腦CPU移植到了FPGA芯片中。FPGA可以并行處理幾十組甚至幾百組計(jì)算，輕松地完成把超聲回聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲圖像的任務(wù)。在我們的競(jìng)賽項(xiàng)目中，使用FPGA計(jì)算成像比使用CPU計(jì)算成像整整快了30倍！

作品特點(diǎn)：

使用了IBM最新推出的SuperVessel異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，該平臺(tái)提供了穩(wěn)定易用的FPGA與CPU的異構(gòu)計(jì)算能力；

在基于CAPI的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)經(jīng)典的醫(yī)學(xué)超聲成像算法Delay and Sum算法，獲得接近30倍的加速比，有助于該算法的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)；

通過(guò)軟件終端 – 網(wǎng)絡(luò) – SuperVessel平臺(tái)三層架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了DAS算法的云計(jì)算應(yīng)用方案

基于zynq的帶快速運(yùn)算異構(gòu)微服務(wù)器及其在氣象數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

東南大學(xué)

作品介紹：本次“基于zynq的帶快速運(yùn)算異構(gòu)微服務(wù)器”由東南大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院研發(fā)，該微服務(wù)器系統(tǒng)由 “帶快速運(yùn)算的微服務(wù)器子系統(tǒng)”和 “基于層疊架構(gòu)多ZYNQ快速運(yùn)算子系統(tǒng)”組成。帶有快速運(yùn)算的微服務(wù)器子系統(tǒng)運(yùn)行在一塊帶有Zynq-7000的Zynq開(kāi)發(fā)板上。該系統(tǒng)首先被用于氣象數(shù)據(jù)處理中快速處理氣象水文信息報(bào)文，繪制氣象水文信息等值線圖以及快速生成歷史衛(wèi)星云圖的特征值，用于實(shí)時(shí)查詢(xún)相似氣象云圖?！盎趜ynq的帶快速運(yùn)算異構(gòu)微服務(wù)器”還可廣泛運(yùn)用于需要大量數(shù)據(jù)運(yùn)算和需要便攜式微服務(wù)器的各種領(lǐng)域。

作品特點(diǎn)：

FPGA部分負(fù)責(zé)小規(guī)模算法的加速運(yùn)算，ARM搭建了Web服務(wù)器系統(tǒng)對(duì)外發(fā)布有關(guān)信息;

研發(fā)了基于Zynq的4-8塊層疊架構(gòu)，ARM部分負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信和任務(wù)分配，F(xiàn)PGA部分負(fù)責(zé)大數(shù)據(jù)量的快速運(yùn)算;

子系統(tǒng)通過(guò)千兆網(wǎng)互連，并與PC機(jī)連接，共同構(gòu)成氣象信息處理的完整架構(gòu)

基于Zynq的圖像識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院

作品介紹：比賽以第一人稱(chēng)視角（FPV）遙控操作飛行器，完成指定飛行與圖像識(shí)別及拍攝任務(wù)、數(shù)據(jù)回傳及保存數(shù)據(jù)任務(wù)。飛控通過(guò)PID算法實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)控制和高度控制。圖像識(shí)別模塊采用Xilinx Zynq-70100全可編程系統(tǒng)級(jí)芯片的嵌入式開(kāi)發(fā)板，在Linux系統(tǒng)下開(kāi)發(fā)基于OPENCV視覺(jué)庫(kù)的圖像識(shí)別及拍攝保存算法，完成圖像識(shí)別并拍攝保存圖片任務(wù)。

作品特點(diǎn)：

采用Xilinx Zynq-7010 芯片開(kāi)發(fā)板作為圖像處理單元，芯片功能強(qiáng)大，運(yùn)行穩(wěn)定，可以完全勝任圖像識(shí)別任務(wù)；

開(kāi)發(fā)板具有便攜性， 在Zynq開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行Linux操作系統(tǒng)移植和部分信號(hào)處理的硬件化，使整套系統(tǒng)能脫離電腦運(yùn)行，搭載在四軸飛行器上可以隨時(shí)隨地識(shí)別指定目標(biāo)，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。

一種高效的基于整幀丟失的錯(cuò)誤隱藏方法的FPGA實(shí)現(xiàn)

中山大學(xué)

作品介紹：本次項(xiàng)目比較了目前最主流的幀拷貝（FC）、基于塊的向量外插方法（BMVE）、基于像素級(jí)的向量外插方法（PMVE）、基于混合的向量外插方法（HMVE）、MV-OBEC這些方法和本項(xiàng)目的基于優(yōu)先級(jí)的方向性交叉平均濾波（或者使用高斯濾波）的向量外插方法。通過(guò)比較這些方法對(duì)很多序列的PSNR和SSIM的結(jié)果，可以看出本項(xiàng)目的算法的優(yōu)越性。尤其是在運(yùn)動(dòng)十分劇烈的情況下，本算法的優(yōu)越性更加得以體現(xiàn)。同時(shí)采用了FPGA做硬件加速做成易用的IP，使得本算法的實(shí)用性和商用性大大提高。

作品特點(diǎn)：

使用中值濾波補(bǔ)全參考幀的向量場(chǎng);

基于優(yōu)先級(jí)的向量外插錯(cuò)誤隱藏算法；

最近最優(yōu)鄰居匹配策略；

提出了方向性交叉平均濾波器；

雙Zig-Zag濾波路徑；

把錯(cuò)誤隱藏封裝成了易用的IP。

基于虛擬體驗(yàn)的環(huán)境感知無(wú)人車(chē)

揚(yáng)州大學(xué)

作品介紹：本無(wú)人車(chē)以百度地圖規(guī)劃的線路為作業(yè)路徑，通過(guò)慣性導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡航，并實(shí)時(shí)傳輸定位信息至移動(dòng)監(jiān)控端以實(shí)現(xiàn)地圖定位；設(shè)計(jì)雷達(dá)侵入傳感系統(tǒng)，通過(guò)獨(dú)立ZigBee節(jié)點(diǎn)傳輸感知信息，以無(wú)人車(chē)為中繼節(jié)點(diǎn)，傳回移動(dòng)監(jiān)控端后，傳輸至云平臺(tái)，可供用戶(hù)查看；此外，通過(guò)智能手套控制無(wú)人車(chē)，配合地圖預(yù)置任務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的回收和放置，可通過(guò)虛擬控制手柄控制攝像頭，并傳回視頻信息至移動(dòng)終端。本項(xiàng)目支持語(yǔ)音識(shí)別、控制與人機(jī)交互功能。

作品特點(diǎn)：

基于云地圖的路徑規(guī)劃；

基于AHRS的慣性導(dǎo)航；

結(jié)合AR的遠(yuǎn)程控制；

低成本的無(wú)中繼數(shù)據(jù)采集。

基于Zynq電腦鼠的陸空互聯(lián)系統(tǒng)

成都信息工程大學(xué)

作品介紹：借助Xilinx公司推出的FPGA+ARM的異構(gòu)處理平臺(tái)ZYNQ系列芯片,利用無(wú)人機(jī)、電腦鼠和PC端分別模擬車(chē)載無(wú)人機(jī)、載人車(chē)和終端處理器。無(wú)人機(jī)在高視點(diǎn)對(duì)道路（迷宮）進(jìn)行圖像捕捉，并圖傳至終端；終端處理器還原出實(shí)際路況無(wú)線發(fā)送給載人車(chē)；載人車(chē)通過(guò)車(chē)載傳感器和終端發(fā)送的信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)探測(cè)未知道路、規(guī)劃最優(yōu)路徑、避開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)域等功能。

作品特點(diǎn)：

無(wú)人機(jī)檢測(cè)與圖像處理；

自動(dòng)路徑規(guī)劃；

大范圍區(qū)域隔離。