英特尔赋能工业数字化升级-机器视觉特刊2022

机器视觉特刊2022英特尔物联网工业解决方案事业部中国区编委：包牧、陈少军、陈雨诗、丁秋兵、黄昊、晋磊、柯艺鸿序据机器视觉产业联盟统计，受新冠疫情与全球贸易紧张局势等因素叠加影响，中国经济增速放缓，主要下游行业需求疲软，中国机器视觉市场规模增速放缓，2020年，较上年同期增长为13.6%。然而正因为疫情的情况多变，不少企业生产被迫停止，使企业不断寻找更稳定的方案来维持产能和工厂正常运行。人工智能和机器视觉在其中发挥了积极的影响。2021年至2023年随着终端需求不断回暖，中国机器在本手册中，我们将重点介绍英特尔在硬件，算法及软件工具上如何助力机器视觉行业合作伙伴应对行业挑战，实现更多案例的落地，加速工业自动化产业升级，释放数据在边缘端的潜能。同时，本手册收录了英特尔及合作伙伴最新发布 01 02020304 04 05 07 07 09 10 12 15 17 183.1.1边缘洞见平台（EII）简介 18 18 19 19 20 20 23 24 25 25 26 27 28 29 294.1.2针对性能优化 30 31 32 33 34 34 34 35 35 36 36 36 37 37 38 394.3.1基于深度学习的解决方案在规模部署方面的 39 394.3.3超参数优化 39 39 40 41 41 41 42 434.4.5英特尔平台上的优化 43 4404 45 46 46 46 47 47 48 48 48 48 48 50 50 50 50 50 5205 53 54 54 55 55 56 56 56 56 58 58 58 59060909 60 60 60 61 62 62 62 63 64 64 64 65 66 66 67 6706 68 69 71070808 74 75 76 77 79 80 82 83 84 86 88机器视觉（MV）是一种用于提供基于图像的自动检测和分析的技机器视觉系统能够利用视觉传感器和计算设备，根据像素分布和亮度、颜色等信息，将目标的视觉信息转变成数字化信号。随后，图像处理系统通过对这些信号进行各种运算来抽取目标的特性，进而根据判别的结果来控制现场设备，完成既定的工业任务，比如工业机器视觉是工业领域用于机器自主控制的工具，计算机视觉是构建机器视觉的关键技术之一，计算机视觉能够让计算机处理和理解真机器视觉是工业4.0的关键元素，它能够助力工业系统实现自动化、智能化升级，改善系统在成本、效率、安全性、稳定性等方面的表现。例如，通过在产线中部署机器视觉系统，工业企业能够将部分流程转变为智能化的流程，从而改善库存状况、提升生产效率近年来，随着视觉传感器成本的降低和图像识别精度的提高及计算机性能与人工智能算法的突飞猛进，机器视觉系统在工业系统中得测，到2027年，全球机器视觉市场规模将达到211.7亿美元1。亿美元的潜在价值，预计工业4.0将创造相当于效率提高的价值2。机器视觉系统包括三个主要的步骤：图像获取，图像处理与系统类型的传感器）、数码相机、紫外线或红外相机被用来捕捉图像。这些硬这一步骤能够通过图像处理算法，对来自硬件的数字信号进行分析。机器视觉中的图像处理主要分为图像预处），图像分割（通过一个阈值，确定图像大小、颜色、长度、形状或这些特征根据前一步提取的信息，机器自动执https://www.grandv/~/media/mckinsey/industries/advanced%20electronics/our%20insights/capturing%20value%20at%20scale%20in%20discrete%20manufacturing%20with%20industry%204%200/industry-4-0-capturing-value-at-scale-in-discrete-manufacturing-vf.pdf机器视觉概述当前，机器视觉已经被广泛应用于半导体、显示面板、机器视觉概述当前，机器视觉已经被广泛应用于半导体、显示面板、物流，能源与食品包装等众多行业，跨行业成为其应用的主要特点，生产质量控制和预测性维护成为这些行业必不•物流：通过在自动化物流系统中应用机器视觉系统，快长效的历史数据，为快件分拣、费用结算、物流追溯提供基础支撑，进而提升物流运转的效率，并帮助快递物检测精度的标准日益提高，部分产品检测的精度要求已设备才能保障印刷质量。根据2018年印刷企业年度报告，2017年全球印刷总产值7850亿美元，中国占比23.6%，美国21%。美国印刷企业约4.3万家，应用机器视觉智能化企业占比70%以上，中国印刷企业约5G、自动控制等技术融合起来，满足工业领域现场控普及，网络带宽的再次飞跃，云平台的实时性极大改善，到网络边缘和云平台，用户直接在网络边缘和云平台构建自己的检测业务流程，大大缩短了设备厂商的服务成本和装、汽车制造等行业，现场总线技术的发展日臻成熟，已是现代加工制造业不可或缺的一部分。机器视觉的引入，代替传统的人工检测方法已经成为大势所趋。机器视觉提取并识别待检测目标的关键特征，进行尺寸、形状、颜色等的判别，检验待检产品是否符合设计参数和质量参数，不仅能检测生产线上的产品是否合格，还能部分产品的瑕疵尺寸指标已经小于10um以下，超过了人眼的分辨率极限，单靠人工的品质检测方式已经不能满足生产现场的要求，必须采用机器视觉技术才能确保•半导体：机器视觉在半导体行业中的应用主要涉及到半导体外观缺陷、尺寸、数量、平整度、距离、定位、校准、焊点质量、弯曲度等检测，尤其是晶圆制作中的检测、定位、切割和封装过程全程都需要机器视觉技术的辅助。随着半导体产业规模的不断扩展以及技术的不断革新，半导体企业对于检测效率与精度的要求在不断提•显示面板：平板显示检测指的是在平板显示器件的生产过程中，通过光学、信号、电气性能等各种功能检测，确保显示面板达到指定的指标，这也是平板显示器件生产各制程中的必备环节。其主要用途为：确认生产制程是否完好，在线监控整个生产制造工艺的可行性和稳定性；根据检测的结果来分辨平板显示器件良品与否，避免不良品流入下道工序；对每道工序上的不良品进行复判，确认维修或者报废；对维修后的不良品进行再次检测；帮助研发和品质部门评价质量水平，改善制程工艺•汽车：保证汽车生产过程的高效与安全是汽车生产企业的重要目标。通过将机器视觉系统应用于质量检测、装确保汽车零部件制造商和汽车装配厂所生产的产品满足0202机器视觉概述机器视觉概述识别出缺陷类型及位置，辅助进行产线调整。例如，在机械制造过程中，企业能够通过机器视觉系统识别螺钉得益于高精密成像、微米水平无损检测、自主感知等技术的应用，面向工业环境的机器视觉系统可以实现比人类更高的视觉感知效率以及精度，而且降低了因为工人懈怠、疏漏所导致人为失误的可能性，有助于提升表面•机器人：机器人是实现智能制造的重要环节之一。根据IFR2021年发布的报告，2020年中国新安装了16.8万台工业机器人，占全球工业机器人新安装量的43.85%，预计2021年中国在用工业机器人存量将达百万台。随着需求市场逐渐趋于小批量客制化，制造业也在慢慢向柔性生产转型来满足市场需求的变化，而机觉集成到机器人系统中的制造企业可以期望其操作灵活开始被应用在辅助机器人完成不规则摆放包裹的抓取、非标金属部件的焊接、随机摆放/堆叠零部件的抓取、客制化产品零部件的装配等原先只能执行重复动作的机器人无法执行的任务。在厂区内物流领域，机器视觉也被可以想见，在不远的将来，机器视觉在机器人辅助上的应用会越来越广泛，真正赋予机器人眼睛及大脑，从而•预测性维护：预测性维护最早用于飞机发动机领域，能够跟踪关键机器组件的性能过程与操作人员行为，系统以提供接近实时的发动机健康、使用和性能趋势的监控，以较大程度地减少维修所需的停机时间与减少危险的发生。利用预测性维护，制造商可更准确地预测何时需要维护机器与优化生产步骤，进而提高生产率并减少运营成本。近几年，随着工业人工智能技术和边缘计算技术的不断演进和日趋成熟，以图片、视频、时序数据的海量数据接入边缘端，以往集中应用于高端装备的预测性维护，如今在工业领域得到大规模的广泛应用。根据IoTAnalytics发布的报告：到20231%，成为工业4.0落地的最短路径3。0302英特尔为机器视觉控制器系统提供了各种算力级别的处理器，丰富—02能加速和高级安全功能，可让您将工作负载安全地放置在4•多插槽支持（1/2个CPUCPU—02能加速和高级安全功能，可让您将工作负载安全地放置在4•多插槽支持（1/2个CPUCPU•支持内置的工作负载和服务加速技术：英特尔®深度学Boost），这项专门打造的内置加速技术，能够在不改变现有硬件的前提下，提供足以运行复杂人工智能工作大限度地利用计算资源、提高缓存利用率和减少潜在），次实现16位脑浮点（blfoat16）的x86支持，通过英特尔®深度学习加速带来增强的人工智能推理和训学模拟、金融分析、人工智能（AI）/深度学习、3D•借助多达两个512位融合乘加（FMA）单元，应用程序在512位矢量内的每个时钟周期每秒可打包32次双精度和64次单精度浮点运算，以及八个64位数量以及FMA单元的宽度都增加了一倍。英特尔®AVX-512技术也可为方案中的高密计算任务提供高•可以根据不同应用场景或应用负载的特点及其对算力的特定要求，对处理器单个及多个核心的运行状态、频率和功耗进行精细化控制，从而能在保障更优能效核心的主频来增加高优先级核心主频，以应对处理器英特尔不以路线图指导的方式承诺或保证产品可用性或软件支持。英特尔保留通过标准EOL/PDN流程更改路线图或中止产品、软件和软件支持服务的权利。请联系您的英特尔客户代05—英—英特尔助力工业机器视觉硬件篇），不同优先级的负载的需求。在处理器负载非常高时，SST-CP模式会对执行低优先级任务的核心组进行降频，以确保•英特尔®SST–PerformanceProfile2.0（英特尔®SST-PP），通过软件配置，而无需重启系统（TDP）范围内动态调整处理器的核心数量与频率范围，为不同应用选择•先进的安全技术：英特尔®•先进的安全技术：英特尔®SoftwareGuardExtensions（英特尔®SGX）有助于保护敏感数据，而英特尔®Total02PRODUCTSKUNUMBEROFCORESBASENON-AVXCPUFREQUENCY(GHZ)POWER/TDP(W)INTEL®SPEEDSELECTTECHNOLOGY(INTEL®SST)INTELSSTBASEFREQUENCY,TURBOFREQUENCY,COREPOWERINTEL®SOFTWAREGUARDEXTENSIONS(INTEL®SGX)ENCLAVESIZEADVANCED/STANDARDRAS16330Processor282205NYA6338TProcessor24165NYA6336YProcessor242.4185YYA6326Processor2.9185NYA5318YProcessor24165YYA5320TProcessor202.3150NYA5317Processor3150NYA5315YProcessor83.2140YYA4316Processor202.3150NYS4314Processor2.4135NYS4310Processor120NYS4310TProcessor2.3105NYS0606英特尔助力工业机02英特尔助力工业机02i7-9700处理器相比，第十代智能英特尔®酷睿™i7-10700E处理器的整数单任务计算密集型应用性能提升高达11%。10,11,12 深度学习与人工智能器视觉—硬件篇与上一代相比，可利用高达10个计算核心实现增强的深度学习推理性能。通过增强的CPU、集成显卡和•支持双通道内存控制器，每个内存通道支持两条2933MT/秒的DDR4内存，总内存容量最大支持到性能因用途、配置和其他因素而异。请访问：www.I/Performanceen-us/articles/optimization-notice。性能结果基于截至配置中所示日期的测试，并且可能无法反映所有公开的更新。有0707—英特—英特尔助力工业机器视觉硬件篇02BrandCPUValidatedChipsetTDPCoresThreadsCacheBaseFreqMaxTurboFreqECCIntelvPro™PlatformUseConditionIntel®Xeon®ProcessorsXeonW-1290E*W480E95W102020MB3.5GHz4.8GHzYesYesEmbeddedXeonW-1290TE35W20MB1.8GHz4.5GHzYesYesEmbeddedXeonW-1270E*80W816MB3.4GHz4.8GHzYesYesEmbeddedXeonW-1270TE35W16MB2.0GHz4.4GHzYesYesEmbeddedXeonW-1250E80W612MB3.5GHz4.7GHzYesYesEmbeddedXeonW-1250TE35W12MB2.4GHz3.8GHzYesYesEmbeddedIntel®Core™i9Processorsi9-10900EW480E65W102020MB2.8GHz4.7GHzNoYesEmbeddedQ470ENoYesEmbeddedH420ENoNoEmbeddedH410NoNoPCClienti9-10900TEW480E35W1.8GHz4.5GHzNoYesEmbeddedQ470ENoYesEmbeddedH420ENoNoEmbeddedH410NoNoPCClientIntel®Core™i7Processorsi7-10700EW480E65W816MB2.9GHz4.5GHzNoYesEmbeddedQ470ENoYesEmbeddedH420ENoNoEmbeddedH410NoNoPCClienti7-10700TEW480E35W2.0GHz4.4GHzNoYesEmbeddedQ470ENoYesEmbeddedH420ENoNoEmbeddedH410NoNoPCClientIntel®Core™i5Processorsi5-10500EW480E65W612MB3.1GHz4.2GHzNoYesEmbeddedQ470E65WNoYesEmbeddedH420E65WNoNoEmbeddedH41065WNoNoPCClienti5-10500TEW480E35W2.3GHz3.7GHzNoYesEmbeddedQ470E35WNoYesEmbeddedH420E35WNoNoEmbeddedH41035WNoNoPCClientIntel®Core™i3Processorsi3-10100EW480E65W486MB3.2GHz3.8GHzYesNoEmbeddedQ470E65WNoNoEmbeddedH420E65WNoNoEmbeddedH41065WNoNoPCClienti3-10100TEW480E35W2.3GHz3.6GHzYesNoEmbeddedQ470E35WNoNoEmbeddedH420E35WNoNoEmbeddedH41035WNoNoPCClientIntel®Pentium™ProcessorsG6400EQ470E58W244MB3.8GHz3.8GHzNoNoEmbeddedH420E58WNoNoEmbeddedH41058WNoNoPCClientIntel®Pentium™ProcessorsG6400TEQ470E35W244MB3.2GHz3.2GHzNoNoEmbeddedH420E35WNoNoEmbeddedH41035WNoNoPCClientIntel®Celeron®ProcessorsG5900EQ470E58W222MB3.2GHz3.2GHzNoNoEmbeddedH420E58WNoNoEmbeddedH41058WNoNoPCClientIntel®Celeron®ProcessorsG5900TEQ470E35W222MB3.0GHz3.0GHzNoNoEmbeddedH420E35WNoNoEmbeddedH41035WNoNoPCClient0808—英特—英特尔助力工业机器视觉硬件篇02•具备高计算性能和灵活性，面向重物联网工作负载的应达32%14，多线程性能提升高达65%15提速高达70%16。•支持实时工作负载：适用于实时计算的英特尔®时序协调运算（TCC）和时间敏感型网络（TSN）支持实时用例。英特尔提供了相应的工具、库和API，以简化专有和开源系统的实时调优。支持的实时系统管理程序和‒英特尔®FunctionalSafetyEssentialDesign以帮助对必须符合功能安全标准的安全关键型平台进 W-11865MREW-11555MREW-11155MREW-11865MLEW-11555MLEW-11155MLEProposedBrandingIntel®Core™i7ProcessorIntel®Core™i5ProcessorIntel®Core™i3ProcessorIntel®Core™i7ProcessorIntel®Core™i5ProcessorIntel®Core™i3ProcessorUseConditionIndustrialIndustrialIndustrialIndustrialIndustrialIndustrialCores/ThreadsandCache8C/16T;24M6C/12T;12M4C/8T;8M8C/16T;24M6C/12T;12M4C/8T;8MTDP45/35W45/35W45/35W25W25W25WBaseFrequency;AtcTDPDown2.6GHz;2.1GHz2.6GHz;2.1GHz2.4GHz;1.9GHz1.5GHz1.9GHz1.8GHzMaxTurboFrequency4.7GHz4.5GHz4.4GHz4.5GHz4.4GHz3.1GHzGraphicsEUcount32EUs32EUs16EUs32EUs32EUs16EUsRangeforJunctionTempTj-40to+100C-40to+100-40to+100C-40to+100C-40to+100-40to+100COut-of-BandECCYesYesYesYesYesYesIntel®TCC&TSNYesYesYesYesYesYesFunctionalSafety(FSEDPonly)YesYesNotavailableNotavailableNotavailableNotavailableIntelvPro®TechnologyYesYesNoYesYesNoMediaVDBoxcount221221酷睿™i7-11850HE与上一代英特尔®酷睿™i7-9850HE（IoTH系列CoffeeLakeR）处理器。如欲了解有关性能及性能指标评测结果的更完整信息，请访问：），显卡：英特尔®显卡第12代gfx，内存：32GBDDR4-3200，存储：英特尔®固态硬盘545S（512GB），操作系统：Windows*10Pro20H2，Bios：TGLSFWI1.R00.4151.），），显卡：英特尔®显卡第9代gfx，内存：32GBDDR4-2666，存储：英特尔®固态硬盘545S（512GB），操作系统：Windows*10Pro20H2，Bios：CNLSFWR1.R00.X216.B01.2006110406（发布日期：2020年6月11日CPUz微码：D6h。根据SPECrate2017_int_base（1-copy）IC19_0u4的测试结果，单线程性能提升高达32%（估计值）。根据SPECrate2017_int_base（n-copy）IC19_0u4的测试结果，多线程性能提升高达65%（估计值）。根据3DMark_v2.11-Win10v2009-FireStrike测试得出的显卡评分，显卡速度提升高达70%。0909—英特—英特尔助力工业机器视觉硬件篇02 品牌处理器号兼容PCH内核/线程三级高速缓存TDPCTDP频率@TDP/cTDP（GHz）最大睿频（GHz）显卡/媒体/显示显卡基础/最大Tj（DegC）处理器11850HERM590EQM580E8C/16T24M320045W/35W2.6/2.14.732EU4x4K或1x8K显示2个VDbox350/13500至+100℃√处理器i5-11500HE6C/12T320045W/35W2.6/2.14.532EU4x4K或1x8K显示2个VDbox350/13500至+100℃√处理器i3-11100HERM590EQM580EHM570E4C/8T320045W/35W2.4/1.94.416EU4x4K或1x8K显示1个Vdbox350/12500至+100℃处理器6600HE2C/2T320035W2.616EU4x4K或1x8K显示1个Vdbox350/11000至+100℃ 性能概述•高达96个显卡执行单元，四个独立显示通道，支持4x4K或1x8K显示，至多两个VDBoxes可处理多达CPU上的新矢量神经网络指令（可将三个指令合并时间敏感网络TSN可减少延迟，并最大程度地减少同步过程控制和实时计算中的抖动。适用于可编程逻资料来源：英特尔。性能声明基于SPECCPU2017指标，该指标为根据2020年8月27日在英特尔内部参考平台上完成的测量估算得出。显卡声明基于3DMark11_V1.0.4显卡跑分，该分数为根据2020年9月27日在英特尔内部参考平台上的测量估算得出。测试配置：处理器：英特尔®酷睿™i71185G7EPL1=15WTDP，4C8T睿频最高可达4.4GHz显卡：英特尔®显卡第十二代gfx内存：16GBDDR4-3200存储：英特尔SSDPEKKW512GB（512GB，PCI-E3.0x4）操作系统：Windows*10Pro（x64）Build19041.331TGLSFWI1.R00.3333.A00.2008122042OneBKC:tgl_b2b0_up3_pv_up4_qs_ifwi_2020_ww32401处理器：英特尔®酷睿™i7–8665UE15WPL1=15WTDP，4C8T睿频最高可达4.4GHz显卡：英特尔®显卡第九代gfx内存：R00.X208.B00.1905301319。—英特—英特尔助力工业机器视觉硬件篇02 ProcessorNumber/TDP/cTDPCoresThreadsCacheBaseFreq@TDP/cTDPMaxTurboGraphics/MedDisplayOtherTempUseConditionNote:theCorei7processorswillbecapableofrunningvProfirmwareasof11-Jan‘21i7-1185G7EMM#99A3LHFH806900454180028W/15W/12W48graphics4x4kor2x8kDisplays0Cto+100CTjEmbedded4xThunderbolt4/USB4Note:theCorei7processorswillbecapableofrunningvProfirmwareasof11-Jan‘21i5-1145G7EMM#99A3LPFH806900454200028W/15W/12W48graphics4x4kor2x8kDisplays0Cto+100CTjEmbedded4xThunderbolt4/USB4i3-1115G4EMM#99A3M2FH806900454230028W/15W/12W244x4kor1x8kDisplays0Cto+100CTjEmbedded4xThunderbolt4/USB46305EMM#99A3N6FH806900454270015W22N/A4x4kor1x8kDisplays0Cto+100CTjEmbedded4xThunderbolt4/USB4 —英特尔—英特尔助力工业机器视觉硬件篇功能，如远程带外设备管理、网络代理、精简的嵌入式控制器和传感器控制中心。通过开源代码或预置固件二进制，您可以使用灵活的编程方式配置英特尔®），时间敏感网络TSN支持设备层面和整个设备网络带宽最坏情况下的执行时间（WCET）和超可靠低延迟•英特尔凌动®x6427FE和x6200FE处理器符合I61508和ISO13849的功能安全要求（SIL2/Cat.3PLd认证，SIL3/Cat.4PLe适用）。功能安全的相关功能和高度可靠的性能已内置于芯片中，此外还配备了完整的技术文档（安全手册、安全分析和用户指），02为支持新一代物联网边缘设备，英特尔已开发出全新物联理器以更高水平的CPU和显卡性能为基础，并集成了物联关键功能21•支持4路32位最高传输速率为4267MT/s的LPDDR4/x，或者支持两路64位最高传输速率为•高速通道：八条通道/六个端口PCIe3.0、至多四个USB3.1端口、10个USB2.0端口，以及至多两个是专为物联网功能打造的负载引擎，采用了ARM资料来源：英特尔。使用英特尔奔腾®J性能结果基于截至2020年9月1日的预测处理器：英特尔奔腾®J64LPDDR4-3200操作系统：Windows*10Pro编译器版本：IC18处理器：英特尔奔腾gfx内存：16GBLPDDR4-2400操作系统：Windows*10Pro编译器版本：IC18性能数据为硅前预测，可能发生变化。随着开展更多测试，可能需要修改报告的评测结果。测试结果因测试中使用的特定平台配置和工作负载而异，并且可能不适用于任何特定的用户组—英特尔助力工业机器视觉硬件篇uAB 4k60DDI0 UART2(debug)Bridge4k60 DDI2 4k60 LEDs/PWRBTN/SYS_RSTB—英特尔助力工业机器视觉硬件篇uAB 4k60DDI0 UART2(debug)Bridge4k60 DDI2 4k60 LEDs/PWRBTN/SYS_RSTB x4PCIeSlot CortexDebugConn MIPI-60 SWD/SWO/ETMHDA/GPIO/I2CJTAG/PTIconn conn SATA/USB2/PCIex2/I2S QEP0/1/2/3TSNAUX/PPS PowerManagementSignalsDiscreteVRsPWMx8/TGPIOsx8V3P3AAudioCodecADCx8操作系统22•YoctoProjectBSPtool-basedembeddedLinux02MEMORYDOWN02STORAGEOPTIONSPlugincomponentsLP4xUpto320016GbLPPlugincomponentsLP4xUpto320016GbLP4xUpto320016GbLP4xUpto320016Gb2.0(600MB/s)OnboardcomponentsCardeMMC5.1ConnectorsUpto320016GbHS400X2CH3x32CH2x32CH1x32HS400X2CH3x32CH2x32CH1x32CH0x32SD3.01USB/DPonlyProcessorProcessorComputeV1P8A并非每个操作系统都支持所有特性。—英特—英特尔助力工业机器视觉硬件篇02 Intel®Celeron®ProcessorJ6413Intel®Celeron®ProcessorJ6412ProcessorJ6426Intel®Celeron®444224TDPBurstFrequencySingle/DuaBurstFrequencyTriple/Qua400MHz400MHz400MHzTIntel®TimeCoordinatedComputing Atom®x6211EProcessorAtom®x6413EProcessorAtom®x6425EProcessorAtom®x6212REProcessorAtom®x6414REProcessorAtom®x6425REProcessorAtom®x6427FEProcessorAtom®x6200FEProcessorAtom®x6400FEProcessorUsecondiionEmbeddedIndustrialCores244244424TDP9W9W4.5W7.5W2.0GHzBurstFrequencySingle/DualCoreRate3.0GHz3.0GHz3.0GHzBurstFrequencyTriple/QuadCoreRate2.7GHz2.7GHzIntel®UHDGraphics32EUs32EUs32EUs350MHz500MHz500MHz350MHz400MHz400MHz400MHz750MHz750MHz750MHzT-40to+105C-40to+105C-40to+105C-40to+110C-40to+110-40to+110C-40to+110C-40to+110C-40to+110CT-40to+85C-40to+85C-40to+85C-40to+85C-40to+85C-40to+85C-40to+85C-40to+85C-40to+85CIntegratedHeatSpreader(I.H.S)(i.e.Lid)YesYesYesYesYesYesYesYesYesIntel®ProgrammableServicesEngineEnabledEnabledEnabledEnabledEnabledEnabledEnabledEnabledEnabledYesYesYesYesYesYesYesYesYesIntel®TimeCoordinatedCompuingYesYesYesYesYesYesiinfnfidentialidentialYesYesYes——英英特尔助力工业机器视觉硬件篇为进一步助力边缘计算产业的发展，结合中国市场实际情况，边缘计算产业联盟ECC联合英特尔以及国内厂商一起定义了工业边缘节点参考架构（IndustrialEdgeNode，简称IEN）。工业边缘节点参考架构是一个模块化硬件参考设计（基于），（顶部）（底部） 架构优势 适用于工业边缘网关和需要较少扩展接口的工业边缘控制器。简约扩展可以独立工作作为网关，HMI等产品应用。如果需要更多扩展接口，也可以通过一个120针脚的板对板连接器增加外设模—英特尔助—英特尔助力工业机器视觉硬件篇02（底部）（顶部） 适用于需要较多扩展接口的工业边缘控制器和工业边缘云服务器。灵活定制版工业边缘节点参（顶部）（底部） 03—英特—英特尔助力工业机器视觉软件篇03计算软件，经过基础操作系统验证的预集成软件栈。在边缘端提取、分析和存储视频数据和时序数据，内置AI功能，容器或车间生产管理（WIP）等管理应用以及所选的云，以便建立北向连接。PLC（可编程逻辑控制器）、摄像头、传感器和执英特尔提供经验证的模块化软件堆栈，使合作伙伴，包括原始设计制造商（ODM）、原始设备制造商（OEM）、系统集成和处理数据，制造商可以加快信息分析。同时，仅需将必要的数据（脱敏）发送云端，减少本地的网络负载以及网络基础设—英特—英特尔助力工业机器视觉软件篇03英特尔一直都把与开源社区共同开发智能边缘软件解决方英特尔将边缘洞见平台与EdgeX结合起来，可实现端到端的解决方案，显著提升了方案的完整性。英特尔为合作伙上市时间的其他开源服务。英特尔的客户可以敏捷地扩展其南端传感器的连接能力，轻松从南端传感器访问所有数据，并且可以对这些数据进行处理、集成和分析，同时加—03递归网络和基于注意力的网络，可扩展跨英特—03递归网络和基于注意力的网络，可扩展跨英特20—快速路径英特尔助力工业机器视觉软件篇步骤0.规划和设置选择模型03步骤1a.训练训练或重新训练模型X步骤2.修改步骤2a.修改模型后训练升级至英特尔或尝试其他模型√修复错误和/或创建自定义图层XX步骤3.—快速路径英特尔助力工业机器视觉软件篇步骤0.规划和设置选择模型03步骤1a.训练训练或重新训练模型X步骤2.修改步骤2a.修改模型后训练升级至英特尔或尝试其他模型√修复错误和/或创建自定义图层XX步骤3.调整尝试对IR模型进行高级调节√尝试基于硬件的干预尝试训练扩展步骤3a.高级模型调节XX步骤4.部署寻找或训练模型运行模型优化器√√确定所需的环境和配置确定模型类型和框架模型是否足够准确模型是否进行了转换？在模型上运行在模型上运行推理引擎它是否足够快且具有可以接受的准确度？√√将模型集成到管道将模型集成到管道或应用程序中部署程序包部署应用程序部署应用程序和模型2121—英—英特尔助力工业机器视觉软件篇 模型准备、转换和优化针对各种视觉问题的深度学习解决方案，包括在一定程度的复杂度下的对象识别、人脸识别、姿态估计、文本检测和动作识03OpenVINO™工具套件的一个核心组件是模型优化器，它是一个跨平台命令行工具，可将经过训练的神经网络从源框架转换为与nGraph兼容的开源中间表示（IR），用于推理运算。模型优化器导入在Caffe、TensorFlow、MXNet、Kaldi和03在源拓扑结构或输出表示上运行准确度检查器实用程序，以评估推理的准确度。准确度检查器也是DeepLearning2222—英—英特尔助力工业机器视觉软件篇03的应用程序和所需的依赖项组装到适用于您的目标设备的运行时包中。它输出适用于Linux和Windows上的CPU、GPU2323—英特—英特尔助力工业机器视觉软件篇03‒适用于预训练模型的文档：适用于预训练模型的文档，可以在OpenModelZo•深度学习流媒体播放器（DLStreamer基于GStreamer，用于构建媒体分析组件图的流媒体分析框架。DL‒Elements2424—英—英特尔助力工业机器视觉软件篇03oneAPI是一种跨行业、开放、基于标准的统一编程模型，它可以提供跨加速器架构的通用开发人员体验，以期达到更快的应用程序性能、更高的生产力，以及更广阔的创新空间。oneAPI行业计划鼓励在整个生态系统中就oneAPI规范和兼容的ApplicationWorkloadsNeedDiverseHardwareApplicationWorkloadsNeedDiverseHardwareScalarVectorSpatialMiddleware&FrameworksIndustryInitiativeXPUsCPUGPUFPGAOtheraccel.•oneCCL：oneAPICollectiveCommunications2525—英—英特尔助力工业机器视觉软件篇英特尔公司根据oneAPI规范，于2020年12月推出了他加速器）。oneAPI让开发者在一个开放、基于标准的编程环境中，打破基于单个厂商的封闭式编程模型的限制，为加速计算提供出色性能，并且允许代码持续迭代。在构以解决他们所面临的问题，无需为了新的架构和平台而03ApplicationWorkloadsApplicationWorkloadsNeedDiverseHardwareMiddleware&FrameworksCompatibilityToolIntel®oneAPIProductLanguagesLow-LevelHardwareInterfaceCPUGPUFPGALibrariesAnalysis&DebugTools通过底层硬件接口来匹配不同的硬件架构，包括原生工具器、各种高性能开发库、调试、性能分析和优化工具，以及CUDA迁移协助工具）、高性能计算工具包（提供传统Checker等分析工具）、物联网工具包（构建在网络边缘运行的高性能、高效、可靠的应用程序）以及可视化工具Toolkits，开发人员可以根据不同的需要选择•支持在广泛的硬件上发挥出原生代码性能，如CPU、•支持优化位于其上的用户和行业应用（部分会用到中间•多种优化的工具，包括DPC++Compatibilit2626英特英特尔助力工业机器视觉软件篇03硬件层面看，机器视觉开发套件的产品形态是基于英特尔®架构的视觉控制器，该套件基于英特尔凌动®、酷睿™、或件架构—工业边缘节点参考架构。该架构由英特尔公司和国内厂商一起定义，目前有两款参考设计，均采用了核心模块和外设模块分离的模块化架构。客户采用本架构后，客户自定义的需求。硬件架构和形态上的灵活性为机器视觉开发套件提供了适应复杂的机器视觉场景的算力开发套件还配备了包括相机、光源等外设，用户可独自搭—边缘洞见平台EII基础框架的参考软件，提供了可视化部署工具，打通了从数据采集、分析到部署的完整数据链路，提供了字符识别、PCB缺陷检测等案例，客户可以直观体验英特尔软硬结合带来的价值。通过本套件可以节省用户的开发时间，低代码、可视化操作界面能够帮助用户快速上手，且参考算法和演示案例为相关的场景应借，希望借此帮助更多合作伙伴开发基于英特尔平台的机器视觉解决方案，促进机器视觉应用在更多终端场景下落272704— 括C++17）。编译器生成经过优化的代码，可在英特尔®至强®和其他兼容处理器中利用更多内核数量和矢量寄存器宽度，从而显著加快运行速度。利用英特尔®oneAPI— 括C++17）。编译器生成经过优化的代码，可在英特尔®至强®和其他兼容处理器中利用更多内核数量和矢量寄存器宽度，从而显著加快运行速度。利用英特尔®oneAPI高数据并行性工作负载（例如图像处理算法）推动了多线程并行性和单指令多数据（SIMD）的开发。现代英特尔CPU为后者提供了强大的矢量指令集，单个矢量指令可以SSE、SSE2、SSE3、SSE4.1、SSE4.2）和支持矢量计算*√2*2我们使用采用AVX-512的英特尔内部指令执行以下矢量04__m512iw_512_inFeatur__m512iw_512_dbFeature,w_512_mul,w_512_su w_512_sum=_mm512_xor_si512(w_512_sum,w_51{w_512_dbFeature=_mm512_load_si512(pFeatureDataBaw_512_mul=_mm512_madd_epi16(w_512_inFeature,w_512_dbFe}outPut=_mm512_reduce_add_epi29—英—英特尔助力工业机器视觉技术篇 04{{}}IppStatusippiColorToGray_<mod>(constIpp<datatype>*pSrc,intsrcStep,Ipp<datatype>*int32_tipprgbStep=src.sIpp8u*ippGrayPtr=ippiMalloc_8u 3030—英特—英特尔助力工业机器视觉技术篇04英特尔优化的数值计算数学库是基于英特尔的系统中速度最快、应用最广泛的数学库。该库可加速数学处理例程，提高应用以下示例是一个强度直方图计算，它也是机器视觉应用中常用的图像预处理方法。该直方图显示大多数像素值聚集在相对较{{}}staticstaticint16tB[6553_{{}}__3131—英—英特尔助力工业机器视觉技术篇目前，大多数CPU都有多个内核。这表明在软件设计过程中，我们不仅要考虑应用的多线程利用04{}{}{HANDLEhThread=GetCurren{}}3232—英—英特尔助力工业机器视觉技术篇/IcoSolute?firstId=837c1f20-fbba-11ea-aa02-4f0e78807202043333—英特—英特尔助力工业机器视觉技术篇04第4次视觉技术革命，前3次分别是从黑白到彩色、从低分辨率到高分辨率以及从静态图像到动态图像的过渡。当前的主3D视觉在工业中的应用通常是与机器人共同组成解决方案，主要应用方向是机器人视觉导引和检测：视觉导引指的是通过3D视觉定位与识别工件，然后指导机器人抓住工件，用于排序与堆放、装货与卸货以及焊接等。视觉检测指的是在工作站3434—英特—英特尔助力工业机器视觉技术篇04e显卡，具有多达96个并行处理单元。英特尔在该平台上添加了多个极具吸引力的独特特性，以这些独特特性（包括实时、功能安全、eTemp、工业使用条件、带内ECC和深度学习加速）以及重大突破（一流的内核、显卡、IO性能和软件支持）将帮助工业客户在工业智能网关、视觉盒子和多功能工业设备）设计与部署新一3535—英—英特尔助力工业机器视觉技术篇 在应用中运行要求最严苛的计算任务时，例如建模和模拟、数据分析与机器学习、数据压缩、可视化和数字内容创作，可提04 04高性能的硬件设备是高效运行解决方案的基础，而强大的软件则是解决方案顺利运 个面向异构系统编程的开放行业标准。SYCL支持编写能够在异构设备或主机上运行的标准C++源代码。包括英特尔、SYCL应用作为标准C++程序在主3636—英特—英特尔助力工业机器视觉技术篇04 英特尔编译器编译器，这些英特尔C、C++、SYCL和数据并行C++（DPC++）编译器面向基于英特尔处理器的系统，支持M OpenMP是一种多线程实施，采用并行化方法，主线程创建特定数量的子线程，系统将任务分配给这些子线程。然后并行对于3D配准，处理流程包含主模块：移动最小二乘法（MLS）、抽样一致（SAC）和迭代最近点（ICP）。我们SAC性能提升了3倍，ICP性能提升了两倍，整体性能提3737—英—英特尔助力工业机器视觉技术篇7781087.203704345710253.3726836903222.142857496514553.41237104性能优化结果表明，英特尔提供了从硬件到软件工具套件的一整套优化解决方案。我们相信，本白皮书所描述的优化技术可/IcoSolute?firstId=837c1f20-fbba-11ea-aa02-4f0e788072023838英英特尔助力工业机器视觉技术篇04随着人工智能技术的发展，深度学习被广泛应用于视觉、自然语言和语音处理等各个领域，以解决多种极具挑战性的AI任务。在某些情况下，基于深度学习的解决方案可取得比人类更优异的成果。但是深度学习的大规模部署仍面临众多挑战，特超参数不同于训练流程中学习的参数，它们是定义神经网络的参数，对神经网络至关重要，超参数调优将显著影响模型结果。由于神经网络模型变得越来越复杂，需要调优的超参数数量也随之攀升。手动优化如此繁多的超参数是一项挑战，尤其超参数调优非常耗时，且对最终精度影响显著。英特尔®SigOpt不仅提供了自动优化功能，还提供了丰富的可视化和分析SigOpt是一个面向数据科学家和机器学习工程师的卓越AI训练度。它支持自动优化超参数，在运行任何训练时对所有建模构件进行实验跟踪与可视化，以及集群调度与编排（docs）。HPO的问题由来已久，人们很早就发现整通用流水线，以适应特定应用领域的需求。如今，业界普遍认为，相比常见机器学习库提供的默认设置，经过调优的超参3939—英特—英特尔助力工业机器视觉技术篇04可视化训练，并针对在任何架构上使用各种库构建的任意类型的模型扩展超参数优化。下图显示了英特尔®SigOpt在训练和调优之间转换会带来高昂的时间和资源成本，因此许多建模人员会把调优放在最后来完成。SigOpt解决方案全面集成了自动化超参数调优与训练运行跟踪，使该流程变得简单易用。SigOpt具备自动尽早中止、高度可定制的搜索空间、多指标优化与多任务优化等特性，支持用户最重要的是，用户可在SigOpt中自动执行超参数调优流英特尔®SigOpt不仅提供了自动优化功能，还提供了丰富的可视化和分析功能。HPO优化技术可帮助不熟悉/IcoSolute?firstId=837c1f20-fbba-11ea-aa02-4f0e78807202404004英特英特尔助力工业机器视觉—技术篇本方案采用深度传感器的三维数据作为输入。来自深度传感器的深度信息与来自颜色传感器的彩色信息经过配准融使用经过配准融合的三维点云输入，第一个优点是，在二维图片做物体识别和分割的结果，可以直接应用在三维点云图片，从而找到物体的位置信息。该方案采用英特尔®第二个优点是，可以利用深度信息与三维物体模型进行配准，这是抓取训练的数据标注过程的一个重要步骤，用来4141—英—英特尔助力工业机器视觉技术篇本方案在传统的抓取任务中引入视觉定位和引导。与传统的抓取相比，引入机器视觉技术可以实现灵活的柔性抓取。对要抓取的物体，无需事先设置固定的位置。还可以根据视觉认知的结果，实现识别抓取。例如，在产线上抓取被识别出来有缺陷04把视觉定位引入到传统的抓取系统，是一件复杂的事情，它涉及到智能算法、三维数据处理、手眼标定、抓取系统等模块的整合，需要专业的知识和昂贵的开发成本。本方案为视觉系统与抓取系统的整合提供了软件参考实现，帮助客户缩短开4242—英特—英特尔助力工业机器视觉技术篇04本方案引入目前最前沿的智能抓取算法，并提供统一的应用程序编程接口访问这些算法。开发者无需关心各个具体GPD抓取姿势检测是一个开源的深度学习卷积神经网络模型。它的输入是深度相机的三维点云图像，在物体表面按照二指机械手的几何形状生成很多候选姿势，通过神经网网络模型。它的输入是二维的彩色图像，通过深度学习神经网络模型分割出属于各个实例的像素，把同一类物体的不同个体分离出来。这个分割结果可以用在在比较简单的抓取场景，例如事先确定好抓取方向，利用分割结果计算本方案在英特尔平台上，对各种智能抓取算法进行了性能优化。优化过程如下。对预先训练好的抓取模型，使用Model装载到视觉加速设备（例如CPU、GPU、VPU、或FPGA），运行推理计算，取得分类结果。抓取分类程序调用推理引擎的抓取姿势，让机器人保持稳定的抓取节奏。同时，通过把推理计算部署在英特尔集成显卡或者Movidius棒等视觉设备上，能够使得CPU负载减少25%~73%。因4343—英特—英特尔助力工业机器视觉技术篇本方案提供对业界公共接口的支持。事实证明，支持公共接口可以帮助客户更快地集成和移植该方案。方案还支持以ROS2Topic和ROS2Service的方式访问算法库。ROS2提供统一接口访问三维深度相机，04本方案定义最简化的机器人驱动接口，只要实现这些简单接口就可以把该方案移植到新的机器人硬件平台上。支持机器人通444405—英特—英特尔助力工业机器视觉方案篇05•药品、食品包装行业：识别生产日期4646—英特—英特尔助力工业机器视觉方案篇05•针对难点，传统视觉无法解决的应用准确度达99%；推理时间：10-20ms4747—英特—英特尔助力工业机器视觉方案篇05•传统视觉与深度学习融合方案，解决复杂缺陷检测困境，保留传统CV检测优势；精度：95%+，推理时间：~15FPS（iGPU）4848—0549英特尔助力工业机器视觉方案—0549/content/www/us/en/05英特英特尔助力工业机器视觉—方案篇•抓取成功率93%~96%•推理时间：300ms•OpenVINO优化后，CPU负载减少65%•机器人开放接口支持ROS25050—0551英特尔助力工业机器视觉方案篇—0551—英特尔—英特尔助力工业机器视觉方案篇05随着生产节奏加快促进生产效能的提升，运动控制中与视觉结合的飞拍方案需求更加强烈。工业生产中一般是先进行相机拍照定位，等待相机回传坐标数据，然后再根据采集到图像规划下一步的动作。但为了节约生产时间，可以通过飞拍的模式实 525206—英特尔助力工业—英特尔助力工业机器视觉实战篇AAAAABB BBA分类流水线06不同型号的轮毂在不同熔炼加工车间加工完成后，通过流水线汇集到检测包装车间，进行下一步动平衡检查。由于不同型号的轮毂质量、高度、尺寸等参数各不相同，所使用的动平衡检查方法、流程和标准也完全不同，因此轮毂在进入动平衡流程A轮毂熔炼加工车间原料熔炼铸造成型探原料熔炼铸造成型探伤&热处理加工整形B轮毂熔炼加工车间原料熔炼铸造成型探原料熔炼铸造成型探伤&热处理加工整形检测包装喷涂喷涂气密性检查动平衡检查传统的轮毂分类主要依赖人工方式进行。工人需要将轮毂从流水线上取•工人需要周而复始地在流水线和分类工作台之间搬运轮毂并测量记录，大量时间耗费在搬运和数据记录上，工作效率不•为使轮毂分类能跟上流水线速度，需要在分类工序部署足够的人手。而随着产品型号不断更新，企业需要持续对工人进•工人在长时间高强度分类作业中，不可避免地受到倦怠、情绪波动、注意力不集中、疏忽大意等因素的影响，容易造成5454—英特尔助力工业机器视觉实战篇—英特尔助力工业机器视觉实战篇信捷电气基于AI的轮毂分类/分割的流程如下图所示：轮毂分类(基于SVM)轮毂分类(基于SVM)边缘服务器(基于Segmentation)06图像采集机械控制06图像采集轮毂流水线输入第一轮毂流水线输入第一检测点检测点检查线附近的边缘服务器提供支撑。基于边缘计算而非远端数•减轻因大数据量视频传输带来的网络压力，降低传输成•减少数据暴露面，降低数据和机密泄露的风险，提升系信捷X-SIGHTVISIONSTUDIOPro提供的强大图像分析通过在多家轮毂生产企业的实际场景中进行大规模部署和应用，新方案已被证明能有效帮助企业突破轮毂分类/分割的瓶颈，并带来诸多优势：中模型推理精度可达99％24，表示深度学习在特征提取中表现良好，推理速度从531毫秒降低至33毫秒25，性了大幅提升。与此同时，贴近流水线部署的边缘计算架构设计，使方案中的AI训练与推理都在边缘服务器中完成，从而•提升分类效率，降低人力成本：以方案在某轮人工分类模式下，需要在分类环节配备12个以上的工人。而新方案部署后，3提升了12-18倍，人力成本降低了75%5555—英特—英特尔助力工业机器视觉实战篇06从点焊到铆接，奥迪已经在其工厂实现了许多生产作业的自动化，但其最终平。要实现这一目标，奥迪工程师深知他们需要超越传统方法，即为单个用例创建定制的硬件和软件解决方案。为此，他们内卡苏尔姆工厂的生产线上有2500个自动机器人。每个机器人都配有从胶枪到螺丝刀的特定所需的特定任务。这些机器人中有900个带有焊枪，可以进行将金属块固定在一起的点焊。生产线被分成一系列单元，组奥迪每天在内卡苏尔姆工厂组装约1,000辆汽车，每辆汽车有5,000个焊缝。每天制造超过500万个焊缝。为了确保焊缝奥迪每天都会将一辆汽车运送至一个宽敞的房间，在这里，18位手拿写字板的工程师使用超声波探头测试焊接点并记录每个点的质量。采样成本高昂且劳动强度大，并且该流程对每天生产的其他999辆汽车的质量留下了太多未解问题。遗憾的测分析和建模将工厂数据转化为有价值的洞察。该解决方案从焊枪控制器（而不是机器人控制器）获取数据，并在边缘进行机器学习模型使用焊接控制器生成的数据，该数据显示了焊接操作期间的电压和电流曲线。该数据还包括其他参数，例如焊缝配置、金属类型和焊条健康状况。但是，这种焊接用例仅仅是个开始。在工厂车间进行的优化不仅适用于一个流程，而是可以扩展到整个流水线。优化可以在边缘或更高层面进行，并识别流程之间的关联。在边缘部署分析平台的优势在于，可帮5656—英特尔助力工业机器视觉实战篇—英特尔助力工业机器视觉实战篇这是一种可扩展的灵活平台解决方案，不仅可用于帮助奥迪改善点焊的质量控制，而且可用作一种基础性技术，帮助实施其仪表板可帮助奥迪员工直观查看数据，并且系统会在检测到焊缝缺陷或潜在配置变化时提醒技术人员，以最大限度减少或消该解决方案的一个优势是适用于英特尔的广泛产品。它可以在至强处理器上运行，也可以扩展到英特尔的整个产品线，从06NebbioloTechnologies通过与英特尔合作，革新了奥迪的焊接质量在线检测，由之前的一天检测一台车变成一天检测完所有车辆。该项目充分利用融合平台，很好地展现了如何快速落地数据科学项目，进入大规模生产阶段。Nebbiolo06DistributedAnalyticsDistributedAnalyticsDistributedAna