Innovate FPGA|专家眼中的2019 Innovate FPGA作品
专家眼中的 2019 Innovate FPGA 作品
www.innovatefpga.com
FPGA创新大赛前身为亚洲创新大赛，是一项历史颇为悠久的FPGA设计竞赛。自2003年创新大赛创立以来，一直以学生为本，始终秉持「打造一个紧密的全球小区，让各地学生、学者、工程师能观摩并交流目前 FPGA 领域的最新趋势，顺利接轨学界及业界」 的初衷。2018年，Terasic与 Intel PSG 更是携手将亚洲创新大赛荣升为全球性的FPGA创新设计大赛，让来自世界各地的开发人员都能与Terasic和Intel共同创造人工智能和FPGA的未来！
2019年，在AI热潮的涌动下，FPGA全球创新大赛以「Artificial Intelligence at the Edge」为主题，捕获了许多来自世界各地的创意！在刚刚落下帷幕的大中华区决赛中，诸多作品都受到了专家们的好评！专家们毫不吝啬得表达了对作品的喜爱，同时从作品的技术难度、应用广度、实用性等方面提出了中肯的改进意见，让参赛队伍们受益匪浅。
以下摘自部分专家的精彩点评
Innovate FPGA
黄启俊教授 武汉大学
点评作品：《基于OpenVINO FPGA 的视频图像去雾系统》
作品简介：该设计通过全卷积回归网络图像去雾的深度学习，训练识别目标对象的能力模块，用Model Optimizer把.prototxt和.cafemodel文件转化成.xml 和.bin文件，完成caffe模型到IR模型的转化；调用 OpenVINO™ 推理引擎API 在目标板做推理，运行目标程序Program，并将模块的所有参数输入FPGA中。
专家评语：项目针对含雾图像利用，采用了Narasimhan模型，嵌入物理模型处理，用FPGA Openvino去实现一个含雾图像的增强，既包含的物理过程，也用AI神经网络算法，辅以FPGA的硬件支持，对网络参数、特征提取及应用进行了综合研究，工作具有挑战性，有难度。项目组的工作是一个很好的开头，可以为后续的系统实现积累经验。
罗嵘教授 清华大学
点评作品：《智慧資源回收桶》
作品简介：此智慧资源回收桶主要分成不同种类的回收，例如：宝特瓶类，玻璃类，铁铝类......当把垃圾投入垃圾桶后，利用装设的多颗镜头来拍摄此物体，将得到的多张图片，利用Terasic DE10-Nano 开发板做图像分析，分别取出每张图的特征值后相互比较，再根据所建立的数据库和Terasic DE10-Nano 开发板的应用，藉由机器学习放入神经网络系统作训练，增加其判断精准度。最后辨别出它是属于哪一类的物品，而丢进相对应的桶子内，达到自动回收分类的目的。
专家评语：该项目提出了“智慧资源回收桶”的设计理念，顺应绿色环保时代潮流，为“青山绿水就是金山银山”环保事业添砖加瓦。三位同学在展示的时候，演示了能对四类可回收物品进行分类的回收桶，利用DE10-NANO开发板来控制回收桶的开关马达。
尽管设计理念非常新颖，但是整个系统还有可进一步完善和提高的地方，如优化整个系统的结构，充分利用DE10-NANO开发板的功能，提出轻量级分类识别算法，简化原有的摄像头接入电脑，电脑再去控制开发板这类浪费资源的系统结构，用一块DE10-NANO开发板来完成图像采集、分类识别和系统控制。此外，需要考虑同时投入多个不同种类可回收物品、同时投入同一种类不同形状颜色各异可回收物品等特殊情况，让作品更接地气，增强其实用性。
最后，希望队员们继续努力，完善作品，取得更好的成绩，并真正地造福民生福祉。
罗杰教授 华中科技大学
点评作品：《基于DE10-Nano开发板的手语翻译系统》
作品简介：本手语翻译+语音交互系统是利用模块化的方式设计的，以DE10-Nano开发板作为开发平台，通过 flex 柔性传感器和高精度加速度电子倾角仪进行多维度的数据采集整理，并建立8维数据模型。采用基于贝叶斯理论的朴素贝叶斯分类算法，利用最大后验概率思想准确识别手语信息。语音交互系统搭载了科大讯飞的云端语音识别引擎，可以高效的实现双向交流，保证了正常人与聋哑人之间的无障碍交流。
专家评语：该题目很有创意，项目很有市场前景。它为听觉障碍者提供了交流的工具，使这些人能够在超市、学校、医院等公共场合跟正常人进行基本交流，如果能把这个项目进一步完善，投入到市场中的话，这将是全球接近2亿聋哑人的福音。当然，这并不是一蹴而就的，需要集结大量的人力、物力做多方面的研究。
在这个项目中，仍有许多亟待解决问题，譬如说：手语系统的便携性与实时性、翻译的准确性，包括是否能识别不太规范的手势，不太标准的普通话等。这些从技术角度看，就是模式识别、计算机视觉、语音识别与合成等。在这个系统中，参赛者基于DE10-Nano开发板，采用传感器和陀螺仪完成手势信息采集，基于朴素贝叶斯分类算法实现手语智能化分类以及语音实时播报。从参赛者的报告提供的数据来看，手势识别率为88.1%，手势平均识别时间是125毫秒，识别时间很快。但报告中并没有提到手势覆盖率的问题（即手势总共有多少种以及测试中用到了多少种），在后续研究中，可以尝试说明这一点。
王赓教授 上海交通大学
王赓教授从评分标准切入，给大家分析了一个优秀的参赛作品应该具备的因素：“技术水平25分，其它创意20分，实用性15分，演讲15分，作品演示25分。毋庸置疑，进入区域决赛的作品，技术水平都可以拿25分，决出胜负的点就在这剩下的75分，这75分里最容易拉开作品差距的又是作品的创意分与实用分，所以一个作品的创意性与实用性是其制胜的关键。那一个作品的创意性与实用性怎么来体现呢？通俗点说，就是通过作品解决了什么问题，用什么方法解决的，解决方法是不是优于现有的或他人的方法等......”
接着，王赓教授用生动形象的例子，从立意到展示给参赛队伍提出了诸多宝贵的建议：
1.作品选择受众面广的立意题材，容易引起更多评委老师的共鸣与赞赏，在竞赛中脱颖而出；
2.明确阐述项目要解决的问题，必要时上升理论层次；
3.合理运用对比，突出项目优势。产品类项目和方法研究类项目，都可以通过合理对比去突出自己项目的独到之处，但是切记：我们参赛同学，要跟企业比头脑，而不是比肌肉，不要拿自己的短处去跟别人的长处比；
4.“乔布斯”式介绍产品，才能引起更多人的注意。切忌没有侧重点、平铺直叙的汇报作业方式。
英特尔®可编程解决方案事业部(Intel® PSG)大学计划袁亚东经理对《全自动博弈中国象棋系统》赞赏有加！“他们最打动我的点在于：他们因为心中的一丝灵感，一个想法，就毫不犹豫地进行了尝试，运用自己所学所能，将自己之前看过的一个电影作品的场景化为现实。”同时，袁经理鼓励同学们继续坚持，把最初的想法一一在FPGA上实现，不断完善作品，前途不可限量！
《全自动博弈中国象棋系统》
作品简介：中国象棋，是一种古老而文明的体育运动，更是一种高智能的有着严密运行规则的娱乐竞技活动，是中国人民智慧的结晶。相比于围棋，中国象棋规则的复杂程度要高的多，每一种棋子都有独特的走向规则。为了可以研发出一套全自动博弈中国象棋系统，我们计划使用一个遵循与AlphaZero相同的技术类型的AI,实现象棋的自动对战。通过识别人类棋手的棋子走向，系统将确定下一步的棋子的落点，并自动将棋子移动至相应位置，完成对弈。在此基础上我们希望利用FPGA+ARM完成感应器和棋子的控制，加速深度学习网络的计算，提高系统反应的能力。该系统的实现意味着哈利波特巫师棋——中国象棋将被带进现实。
英特尔®可编程解决方案事业部(Intel® PSG)物联网经理王欣表示：“我更多的是站在’项目能不能落地成最终的产品’以及’这个产品有没有市场价值’的角度来看这些参赛作品的。而恰好《基于Intel SOC的眼疲劳检测装置》和《无人驾驶的视觉感知系统设计》这两个项目都是非常贴合市场的。但目前来讲，这两个项目都还是半成功的，还有很大的延伸空间，希望两组队员都能继续坚持下去，把项目落地成最终的产品！”
《基于Intel SOC的眼疲劳检测装置》
作品简介：本设计利用DE10-nano平台来采集人的眨眼率，首先使用运行的Linux的ARM硬核驱动摄像头OV5640，将人眼的图像数据通过h2f总线传到HPS端DDR3特定地址的存储区域中，利用FPGA高速的并行处理特点对采集的图像进行差分处理，灰度处理，二值化处理，再通过PERCLOS算法来得到眼睛的疲劳信息。在发生疲劳时通过CC3200WIFI模块在手机客户端的APP进行提醒又或者通过GPRS模块进行远距离的短信报警。
《无人驾驶的视觉感知系统设计》
作品简介：随着大量的机动车涌入加大了交通事故的发生，在巨大的市场与挑战面前，无人驾驶系统相关技术的研究显得迫在眉睫，但是经过研究，无人驾驶相关技术在嵌入式设备上的运行速率并不理想，而高质量显卡由于价格及功耗等问题，无法大面积普及。所以该设计旨在通过FPGA设计出一套基本的无人驾驶系统，通过视觉图像完成车道检测、目标识别及路径规划等功能。
此外，还有多位专家教授从参赛作品的技术性、创新性、实用性、作品的完整性等方面进行了点评。专家们点评时妙语连珠，展现了深厚的个人底蕴和个人风采，让参赛队员们醍醐灌顶！
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