未來(lái)的使用者界面--帶你走進(jìn)嵌入式視覺(jué)的“前世今生”

　　肉眼的觀(guān)察能力是有限的，千百年來(lái)人們一直在通過(guò)各種途徑來(lái)彌補或替代肉眼的缺陷。隨著(zhù)科技的進(jìn)步，這類(lèi)工具從原先單純的視覺(jué)模擬功能逐漸加入了更多的智能處理功能。例如，在智能安防監控領(lǐng)域，監控設備除了替代人眼提供7×24小時(shí)全天候、不眨眼的視頻錄像外，還可以提供對特殊事件預警或該類(lèi)事件發(fā)生時(shí)提高錄像清晰度等功能;在汽車(chē)領(lǐng)域，當您以高速度在公路上行駛時(shí)而忽視了前方進(jìn)城限速的標志，這時(shí)候汽車(chē)中的另一雙“眼睛”就會(huì )發(fā)出警告提醒您限速行駛……

　　類(lèi)似的應用正在以“嵌入式視覺(jué)” 的概念迅速走入我們的生活，受到越來(lái)越多的關(guān)注。在2012年初的拉斯維加斯國際消費電子展（CES）上，嵌入式視覺(jué)被評為十大改變今年消費電子市場(chǎng)的技術(shù)之一。根據IMS Research預計，到2015年，將有35億電子系統有視覺(jué)能力，包括智能手機、電視和汽車(chē)駕駛員輔助系統（ADAS）等。

　　嵌入式視覺(jué)應用的“前世今生”

　　“嵌入式視覺(jué)”其實(shí)是指一種通過(guò)視覺(jué)方法去理解周邊環(huán)境的機器，主要涉及到兩種技術(shù)：嵌入式系統和計算機視覺(jué)（有時(shí)也稱(chēng)為機器視覺(jué)）。嵌入式視覺(jué)是從計算機視覺(jué)應用開(kāi)始的，這些應用包括裝配線(xiàn)檢查、光學(xué)字符識別、機器人技術(shù)、監控和軍事系統等。如今，隨著(zhù)高計算能力、低價(jià)格且低功耗的處理器的出現，越來(lái)越多的計算機視覺(jué)應用可以在嵌入式系統上實(shí)現；另一方面，由于需求之廣泛，嵌入式視覺(jué)的設備市場(chǎng)和微處理器市場(chǎng)均正獲得高速發(fā)展。

　　很明顯，嵌入式視覺(jué)技術(shù)能夠為多種應用帶來(lái)巨大的價(jià)值。根據IHS的最新研究預測，汽車(chē)應用將是2013年嵌入式視覺(jué)市場(chǎng)發(fā)展的主要推動(dòng)力。2013年車(chē)載用途的機器視覺(jué)處理器利潤預計會(huì )達到 1.51億美元，而2011年和2012年的利潤分別是1.26億和1.37億美元。研究報告另外指出，在未來(lái)幾年，該市場(chǎng)將持續每年6-9%的增長(cháng)速度。到2016年，利潤將達到1.87億美元，相當于6年CAGR達到8.2%。

　　嵌入式視覺(jué)使用的其余2大市場(chǎng)是傳統的工業(yè)視覺(jué)應用市場(chǎng)，和安防應用市場(chǎng)。例如以色列IOImage智能視頻安防系統，以其高性能、易用性文明于業(yè)界。另一個(gè)案例是MG國際公司的泳池安全系統，旨在通過(guò)智能視頻監控，防止游泳溺水。在工業(yè)視覺(jué)應用領(lǐng)域，ABB，FUNUC（日本），三菱，川崎等公司，通過(guò)嵌入式視覺(jué)系統在工業(yè)機器人上的應用，處于領(lǐng)先地位。另外，嵌入式視覺(jué)在軍事領(lǐng)域獲得了廣泛應用，包括視覺(jué)引導的導彈、無(wú)人偵察機、軍事機器人等。在高級的電子游戲機系統中，例如Xbox中，我們也能找到嵌入式視覺(jué)技術(shù)應用的蹤跡。

　　正如同高速無(wú)線(xiàn)互聯(lián)是從高成本新奇技術(shù)起步一樣，目前為止，嵌入式視覺(jué)技術(shù)一般只用于復雜昂貴的系統中，例如，毛發(fā)移植的手術(shù)機器人，制造業(yè)的質(zhì)量控制檢查系統等。

　　急需統一的標準

　　嵌入式視覺(jué)技術(shù)的應用及發(fā)展是與多方面因素相關(guān)的，而且要有一種兼容各層面功能的標準，才能真正開(kāi)啟并普及嵌入式視覺(jué)應用。

　　在嵌入式視覺(jué)系統中，需要的處理器必須能夠以低成本與低功耗，提供每秒數十億次即時(shí)運算處理性能，并具有彈性化的可編程性能。過(guò)去幾年來(lái)，已經(jīng)有這樣的處理器問(wèn)世，并可協(xié)助嵌入式視覺(jué)技術(shù)進(jìn)一步導入主流應用中。

　　圖形傳感器是嵌入式視覺(jué)技術(shù)的關(guān)鍵。圖形傳感器在近年來(lái)已變得比較不那么昂貴了，這主要可歸功于行動(dòng)電話(huà)普遍且大量且地采用了圖形傳感器。除了傳統的圖形傳感器以外，很多視覺(jué)應用都可以利用各式各樣的傳感器。

　　數字集成電路的發(fā)展是高速無(wú)線(xiàn)技術(shù)從新奇發(fā)展到主流的關(guān)鍵因素。芯片速度足夠快，成本足夠低，能效足夠高時(shí)，高速無(wú)線(xiàn)技術(shù)便成為市場(chǎng)主流技術(shù)。今天，人們能夠以不到100美元的價(jià)格購買(mǎi)寬帶無(wú)線(xiàn)調制解調器。

　　同樣的，數字芯片技術(shù)的進(jìn)步為嵌入式視覺(jué)的大批量應用鋪平了道路（圖2）。與無(wú)線(xiàn)通信相似，嵌入式視覺(jué)需要很強的處理能力——特別是，越來(lái)越多的應用采用了高分辨率攝像機，開(kāi)始使用多臺攝像機。以足夠低的成本實(shí)現這類(lèi)處理能力，從而促進(jìn)大批量應用，這是一個(gè)很大的挑戰。事實(shí)是嵌入式視覺(jué)應用需要很強的可編程能力，進(jìn)一步增大了這一挑戰的難度。在無(wú)線(xiàn)應用中，標準意味著(zhù)不同手機之間的基帶算法不會(huì )有太大的變化，與之相比，在嵌入式視覺(jué)應用中，通過(guò)獨特的算法，有可能得到更好的結果——實(shí)現更有價(jià)值的功能。

　　 嵌入式視覺(jué)輔助系統涉及到硬件、半導體和軟件元器件供應商，子系統開(kāi)發(fā)人員、系統集成商，以及最終用戶(hù)，還有實(shí)現未來(lái)突破的基礎研究等。