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Embedded-SystemeBild 1: Aus Videobildern, die aus derLuft aufgenommen wurden, wurdemit Hilfe der Ikena ISR Softwaredieses Landschafts-Mosaik vomWaldbrand in Montana erzeugt.Mit freundlicher Genehmigung vonAvwatch Inc.Bild: Avwatch Inc.64 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de
Embedded-SystemeVerbesserte Videos – Bild für BildMotion DSP und AMD – zu Land, zu Wasser und in der LuftMotion DSP hat eine von der Universität von Kalifornien lizensierte Technologie zu einem zuverlässigen Werkzeugfür die Verbesserung der Bildaufl ösung von Videos weiterentwickelt. Die Grundlage hierfür bildet ein Prozess, derals computergestützte Superaufl ösungs-Rekonstruktion bezeichnet wird – ein Verfahren, bei dem jedes Frameeiner Videosequenz durch den Rückgriff auf Bildinformationen benachbarter Einzelbilder neu berechnet wird.Autor: Cameron SwenDer Gründer und Geschäftsführer von Motion DSP , SeanVarah, erinnert sich: „Als wir die Algorithmen erstmalsanwendeten, dauerte es mehr als einen Tag um ein Einzelbildeines Videos in Standardqualität zu rekonstruieren.Allerdings verfügten wir damit über die erste Software überhaupt,mit der die Bildqualität von Videos automatisiert verbessertwerden konnte." So entwickelte sich die Ikena-Software von MotionDSP schnell zu einem „offline"-Werkzeug für die Strafverfolgung.Zu den Kunden zählen beispielsweise der US Secret Serviceund Scotland Yard. Videobeweise – egal ob diese von einem Mobiltelefonoder von einer Videoüberwachungskamera stammten –leiden häufig unter mangelhafter Qualität, bedingt durch geringeAuflösung, Verwacklung, schlechte Beleuchtung oder Bildrauschen,was die forensische Auswertung extrem erschweren kann.„Wie man es aus zahlreichen amerikanischen Kriminalserienkennt, wo der Bösewicht ein Verbrechen begeht und nur eineschlecht aufgelöste Videoüberwachungsaufnahme des Autokennzeichensder einzige Hinweis ist, so setzt auch die Polizei unsereSoftware dazu ein, um die Buchstaben auf einem Autokennzeichenzu rekonstruieren", so Sean Varah.2007 entdeckten auch die Nachrichtendienste die Fähigkeitender Ikena Software für sich. So konnte sich Motion DSP eine Ausschreibungder non-profit-Organisation In-Q-Tel im Auftrag desUS-Nachrichtendienstes sichern. Dank der Weiterentwicklung derHardware für die Bildverarbeitung war es Motion DSP bald möglich,die Fähigkeiten von Ikena weiter zu verbessern und zu beschleunigen.„Nach jahrelanger harter Arbeit sind wir nun in derLage, mehr als 30 Einzelbilder in der Sekunde zu verarbeiten, selbstwenn es sich dabei um Videomaterial in HD-Auflösung handelt.Dieses Leistungsniveau konnten wir nur mit Hilfe der GPU-Technologieerreichen", so Sean Varah.Echtzeit-Video-OptimierungNeben der Grafikverarbeitung profitiert Ikena zudem von einemverbesserten CPU-Durchsatz. Sean Varah erklärt: „Wir suchennicht weniger als die schnellste Verarbeitungsleistung – das heißt,so viele Rechenkerne wie möglich, bei höchstmöglicher Taktungund der geringstmöglichen Energieaufnahme."Durch die zusätzliche Rechenleistung fortschrittlicher Verarbeitungs-und Grafiktechnologien gelang es Ikena bald auch das Interessedes US-Verteidigungsministeriums auf sich zu ziehen. Diesim Zuge der laufenden Investitionen in neue Technologien fürNachrichtendienste, Aufklärung und Überwachung im Irak und inAfghanistan. Aktuell verfügen nahezu alle militärischen Fahrzeugeüber eine automatisierte Videoaufzeichnung – von Kampfjets überTransportfahrzeuge und Panzer bis hin zu unbewaffneten Drohnenwie dem Predator. „Allein im Jahr 2009 fiel im Irak und inAfghanistan Videomaterial im Umfang von mehr als 24 Jahren an",so Sean Varah. „Die Menge an Videodaten, die in den Einsatzgebietengesammelt werden ist absolut überwältigend."Aufgrund der zunehmenden Abhängigkeit von aufgezeichnetemBildmaterial hat die US-Regierung damit begonnen, grundlegendeAnforderungen für die Echtzeit-Bildverarbeitung zu definieren,um die Qualität des gesammelten Videomaterials zu verbessern.„Die Analysten benötigen bessere Videos um nachvollziehenzu können, was sich gerade abspielt – im Militärjargon wirddies als Situational Awareness bezeichnet", so Sean Varah. „UnserDifferenzierungsmerkmal liegt in der Fähigkeit Bildoptimierungenmittels Superauflösung von Videomaterial durchzuführen.Möglich wird dies durch die GPU. Und soweit uns bekannt ist, sindwir aktuell die Einzigen, die das leisten können. Die Verarbeitungin Echtzeit ist dabei von entscheidender Bedeutung, da auch dieEntscheidungen aufgrund des Videomaterials in Echtzeit gefälltwerden müssen."Ein anspruchsvoller Kunde mit noch anspruchsvollerenAnforderungenIn einer Situation, in der die Qualität eines Video-Streams dazubeitragen kann, Leben zu retten, ist die Messlatte hoch gesteckt,was technologische Standards und Anforderungen betrifft. SeanVarah erklärt: „Das US-Verteidigungsministerium ist ein extremanspruchsvoller Kunde. Unsere komplette Bildverarbeitung muss1080p unterstützen, was extrem hoch ist. 1080p entspricht dersechsfachen Auflösung von Standard-Definition- (SD) Video. Umeinen Vergleich zu geben: Wir veranschlagen für einen SD-VideoStream einen Performancebedarf von 150 bis 200 Gigaflops für dieAuf einen BlickVideosequenzen deutlich verbessernVideos leiden häufi g unter mangelhafter Qualität durch geringe Aufl ö-sung, Verwacklung, schlechte Beleuchtung oder Bildrauschen. Hierhat Motion DSP eine Technologie weiterentwickelt, bei dem jedesEinzelbild einer Videosequenz neu berechnet wird. Dabei stützt sichdas Verfahren die Bildinformationen der benachbarten Einzelbilder.Motion DSP stützt sich bei der erforderlichen hohen Rechenleistungauf CPU und GPU von AMD.infoDIREKT www.all-electronics.de505ei0612www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06 / 2012 65
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