El módulo de computadora SECO SOM-SMARC-MX95 (COM) permite a los desarrolladores integrados crear aplicaciones sofisticadas de visión por computadora, como el conteo de personas para ciudades inteligentes. Este blog examina las características clave de esta solución compacta y describe cómo se puede crear un sistema completo en combinación con modelos de IA modernos como YOLOX.
Las ciudades de todo el mundo están invirtiendo en infraestructuras más inteligentes y soluciones basadas en datos para mejorar la seguridad, el transporte y la calidad de vida de sus residentes. Por ejemplo, las cámaras de video instaladas en espacios públicos detectan y cuentan personas en áreas concurridas para identificar riesgos situacionales en tiempo real, lo que permite una respuesta más rápida a emergencias. En las calles de la ciudad, la misma tecnología ayuda a monitorear el tráfico y el transporte público para un viaje seguro y eficiente. En ambos casos de uso, la tecnología de cámaras y visión por computadora puede proporcionar datos de tendencias para la planificación y los servicios de infraestructura y transporte.
El conteo de personas en tiempo real y la conciencia situacional requieren que la visión por máquina de IA se procese en el borde, en lugar de enviar datos de video a la nube. Para hacerlo, se necesita un cómputo de baja latencia y alto rendimiento, empaquetado en un factor de forma pequeño y resistente.
Los estándares abiertos de computadora en módulo (COM) como SMARC son ideales para integrar el procesamiento de IA en el borde en sistemas de cámaras compactos, ya que ofrecen alta potencia de cómputo combinada con una huella pequeña y alta eficiencia energética. Y los diseños comerciales disponibles en el mercado (COTS) basados en COM admiten ciclos de vida largos de los dispositivos, con placas portadoras comunes para diseños flexibles, lo que permite un tiempo de comercialización más rápido.
Módulo SMARC potente para procesamiento de IA en el borde
Los desarrolladores que diseñan aplicaciones de vigilancia para ciudades inteligentes, como el conteo de personas, pueden confiar en el SECO SOM-SMARC-MX95 para simplificar el diseño y la implementación. El factor de forma compacto SMARC (Smart Mobility ARChitecture) de 82 mm × 50 mm permite la integración del sistema de cámaras incluso en las situaciones más limitadas de espacio. El módulo SMARC incluye las siguientes características clave:
- CPU: NXP i.MX 95 con 6 núcleos Arm Cortex-A55, 1 núcleo Cortex-M7 y 1 núcleo Cortex-M33.
- NPU: NXP eIQ Neutron para la ejecución de modelos de IA directamente en el borde.
- Soporte gráfico moderno: GPU 2D/3D.
- Memoria rápida: Hasta 16GB LPDDR5 6.4GT/s (32 bits).
- Conectividad extensa: 2x GbE, soporte para 1x 10 GbE vía XGMII, módulo opcional Wi-Fi + BT/BLE.
- Temperaturas de operación: 0 a +60 °C para aplicaciones comerciales y -40 a +85 °C para aplicaciones industriales.
Las numerosas interfaces del SOM-SMARC-MX95 – interfaces de cámara MIPI CSI-2, salidas de pantalla HDMI/LVDS, PCIe Gen3 x1, USB 2.0 y USB 3.0, y Ethernet Gigabit en particular – facilitan la conexión de múltiples sensores y redes en sistemas de vigilancia más grandes y distribuidos.
Configuración de sistemas de conteo de personas
Con el SOM-SMARC-MX95, los desarrolladores pueden configurar fácilmente sistemas de conteo de personas: una o más cámaras y otros dispositivos periféricos se conectan a una placa portadora en la que el módulo está integrado y funciona como el núcleo central de cómputo, realizando la evaluación basada en IA directamente en el borde.
Varios nodos de cámara pueden combinarse para formar un sistema en red más grande. Dependiendo de los requisitos de seguridad y protección de datos de la aplicación, los datos de video o los datos de inferencia y conteo comprimidos también pueden transmitirse desde el borde para su procesamiento en la nube.
Juntos, el SOM-SMARC-MX95 y Clea OS, el Linux embebido multiplataforma de SECO basado en el Proyecto Yocto, forman una pila de hardware/software preintegrada que simplifica enormemente el desarrollo de sistemas de cámaras basados en IA en el borde. El SOM-SMARC-MX95 con el procesador NXP i.MX 95 proporciona potencia de cómputo acelerada por IA y amplia conectividad de cámaras para aplicaciones de visión en el borde. Clea OS ofrece un sistema operativo Linux preconfigurado, basado en Yocto, con configuraciones específicas para el SOM-SMARC-MX95, eliminando el esfuerzo típicamente requerido para la inicialización y configuración del sistema a bajo nivel.
En esta combinación, Clea OS permite canalizaciones de cámaras de extremo a extremo, desde la captura de imágenes hasta la inferencia acelerada por IA y el conteo de personas. Y los marcos de IA optimizados admiten la implementación rápida y confiable de aplicaciones de IA en el borde.
YOLOX: Una plataforma flexible para visión por computadora
Además de hardware potente, un sistema operativo amigable para desarrolladores y el software de procesamiento de IA adecuado también son cruciales para aplicaciones exitosas de IA en el borde. YOLO, por ejemplo, es una arquitectura de modelo y una familia de algoritmos de aprendizaje profundo, ideal para el reconocimiento de objetos. Es particularmente adecuado para el reconocimiento de objetos en tiempo real y se utiliza en numerosas aplicaciones de ciudades inteligentes e industriales. Basado en esta arquitectura, hay diferentes modelos disponibles, como YOLOv3, YOLOv5 o YOLOX, una variante moderna y poderosa. Después de la optimización, YOLOX es ideal para su uso en dispositivos de borde con recursos limitados como el SOM-SMARC-MX95, donde permite una inferencia eficiente con bajos requisitos de energía y memoria.
SECO ha probado con éxito este módulo SMARC con YOLOX, utilizando un modelo de reconocimiento de objetos y conteo de personas basado en un marco LiteRT. La carga de trabajo descrita en el SECO App Hub incluye captura de datos de cámara, preprocesamiento, inferencia de IA en el NPU eIQ Neutron, y evaluación y salida posterior de los resultados del conteo, demostrando una canalización práctica de IA en el borde para aplicaciones de conteo de personas.
Para esta carga de trabajo, la inferencia basada en CPU muestra características claras de rendimiento. El procesamiento logra una baja latencia de 411.48 ms utilizando 21.9 MB de memoria, lo que demuestra la funcionalidad básica de la aplicación. Al mismo tiempo, destaca el potencial de optimización ofrecido por aceleradores de IA dedicados como el NPU eIQ Neutron de NXP, haciendo del SOM-SMARC-MX95 una plataforma aún más prometedora para cargas de trabajo de conteo de personas.
Comenzando con la plataforma de desarrollo de SECO
Diseñado para agilizar y acelerar las implementaciones de computación en el borde, el DEV-KIT-SMARC facilita a los desarrolladores comenzar con proyectos basados en SMARC. El kit incluye una plataforma de desarrollo que simplifica el trabajo con módulos SMARC y es ideal para desplegar rápidamente una aplicación de seguimiento de personas.
El kit de desarrollo incluye un conjunto completo de puertos para redes, video y audio, junto con cables, almacenamiento y muchas otras interfaces. Con la flexibilidad en el desarrollo a través de la gama de ofertas SMARC de SECO en mente, la tarjeta SMARC debe pedirse por separado.
Para aplicaciones de conteo de personas, con dos interfaces de entrada CSI, múltiples cámaras en proximidad pueden conectarse directamente a la placa portadora, y dos puertos Ethernet Gigabit duales RJ-45 permiten la conexión en red de nodos de cámara individuales o la conexión a sistemas de vigilancia. Los enchufes USB y un puerto HDMI admiten la integración de pantallas y teclados para HMI local. Esto se complementa con opciones de suministro de energía flexibles que permiten una operación estable, tanto en el laboratorio como en configuraciones de demostración realistas.
Conclusión
Contar personas y monitorear áreas concurridas en tiempo real es esencial para la seguridad y protección de las ciudades en todo el mundo. Pero los despliegues exitosos requieren un cómputo de alto rendimiento para admitir la visión por computadora y la inferencia de IA en el borde. El SOM-SMARC-MX95 proporciona la potencia de cómputo, dimensiones compactas, amplio soporte de cámaras, múltiples interfaces de E/S y redes necesarias para desarrollar soluciones de conteo de personas.
Además del hardware, SECO muestra cómo los modelos de IA YOLOX pueden desplegarse directamente en el borde, impulsados por el SECO Clea OS, sistema operativo Yocto listo para usar. Finalmente, los diseñadores de sistemas embebidos tienen un camino simplificado para evaluar y desplegar plataformas de conteo de personas con el versátil kit de desarrollo de SECO.
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