嵌入式處理器的性能日益提升、價格不斷下降,，帶來日益廣泛的嵌入式計算機(jī)視覺應(yīng)用，包括從安全及工業(yè)監(jiān)控到自動化車輛與汽車安全等領(lǐng)域,。開發(fā)人員可充分利用越來越高級的硬件,，在不影響基本質(zhì)量的同時，更快速,、更低成本地開發(fā)具有突破性性能的產(chǎn)品,。
開發(fā)周期縮短而帶來的巨大壓力，迫使嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員必須高效利用嵌入式領(lǐng)域與傳統(tǒng)PC工作站領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)；適應(yīng)并復(fù)用現(xiàn)有穩(wěn)定軟件可為嵌入式開發(fā)人員提供不斷開發(fā)重大新項目的必備基礎(chǔ),。
OpenCV就是PC軟件進(jìn)入嵌入式開發(fā)領(lǐng)域的一個實(shí)例,。OpenCV是一款免費(fèi)的開源計算機(jī)視覺庫，可提供從影像過濾及轉(zhuǎn)換,，到特性抽象與機(jī)器學(xué)習(xí)等幾十個不同類別的數(shù)百種算法,。它已被成千上萬的開發(fā)人員所使用，而且還在不斷發(fā)展之中,。目前有很多庫是針對嵌入式系統(tǒng)的,，但很少有像OpenCV這樣能夠在計算機(jī)視覺領(lǐng)域得到普遍推廣，而且涵蓋如此豐富的算法,。
圖1：OpenCV庫縮略圖
盡管OpenCV最初來源于Intel的x86架構(gòu),，但它也不失為目前功能日益強(qiáng)大的嵌入式器件的自然選擇。OpenCV現(xiàn)已移植到嵌入式處理器常用CPU選擇ARM架構(gòu)上,，這點(diǎn)也并不奇怪,。我們完全能夠在嵌入式器件上原封不動地采用OpenCV的交叉編譯版，不過,，存儲器限制與其它架構(gòu)注意事項可能會帶來一個技術(shù)難題,。因此我們需要對OpenCV進(jìn)行優(yōu)化，以使它在新的主機(jī)上實(shí)現(xiàn)更高性能與更高效率,。
對嵌入式平臺而言,，“優(yōu)化”這個詞以前意味著要無限制地研究低級架構(gòu)中不重要的細(xì)節(jié)，反復(fù)編寫匯編語言代碼,。然而幸運(yùn)的是,，隨著嵌入式處理器復(fù)雜性的提升，嵌入式開發(fā)工具已變得日益強(qiáng)大,，用戶友好性也得以大幅提高,。
典型的嵌入式器件可描述為系統(tǒng)級芯片（SoC），其中不僅包含ARM處理器,，而且還含有多種外設(shè)與加速器,，可將CPU從相關(guān)支持任務(wù)中解放出來。SoC甚至可能具有多個ARM內(nèi)核,，或其它功能齊全的協(xié)處理器,。
圖2：SoC基本內(nèi)部架構(gòu)
現(xiàn)在，SoC最重要的部分不是硬件本身,，而是可幫助開發(fā)人員通過ARM應(yīng)用程序高效利用SoC全部性能的支持性軟件,，這不僅包括優(yōu)化C語言編譯器的熟悉工具，還包括加速常見信號處理任務(wù)的優(yōu)化軟件庫,，以及處理SoC中不同模塊之間低級互動的驅(qū)動器,。此外,，它可能還包括支持特定廠商協(xié)處理器與加速器的特殊工具。這些工具相結(jié)合,，可使嵌入式優(yōu)化成為高級應(yīng)用開發(fā)中一個簡單透明的組成部分,。
通過高效集成OpenCV等高級軟件與器件廠商提供的低端軟件，進(jìn)而創(chuàng)建高效可行的系統(tǒng),，是嵌入式開發(fā)的重要挑戰(zhàn)之一,。例如，我們不妨考慮這樣一種情況,，SoC中包括了針對高強(qiáng)度計算的全功能數(shù)字信號處理器（DSP）,。該DSP可能非常適合OpenCV的影像分析算法，尤其是在CPU缺乏原生浮點(diǎn)指令情況下更是如此,，不過,，要讓OpenCV在DSP架構(gòu)上運(yùn)行，可能還有大量工作要做,。讓OpenCV等高級軟件實(shí)現(xiàn)分區(qū),，并在整個SoC上無縫運(yùn)行是軟件開發(fā)工具的重要使命。
從嵌入式開發(fā)人員的角度來說,，將應(yīng)用的不同部分透明地交給SoC上最合適的模塊來處理是再好不過的了,。這樣做能夠幫助開發(fā)人員將更多資源集中到終端產(chǎn)品開發(fā)方面，從而*費(fèi)更少的時間處理特定平臺問題,，這是嵌入式器件的獨(dú)特優(yōu)勢,。支持上述要求的軟件工具則可在基本的處理功能與硬件功能基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，這對開發(fā)人員而言具有更重要的意義,，器件廠商必須滿足這一要求,，才能保持自身的競爭優(yōu)勢。
圖3：嵌入式應(yīng)用分區(qū)后,，在異構(gòu)多內(nèi)核SoC上運(yùn)行更高效