當機器視覺(jué)結合AI技術(shù) 推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)新進(jìn)展

在工廠(chǎng)自動(dòng)化和農業(yè)等許多領(lǐng)域都應用到視覺(jué)感測技術(shù)，雖然看似效果顯著(zhù)，但只有當AI和機器學(xué)習被添加到組合中時(shí)，該技術(shù)才能真正發(fā)揮其作用。

機器視覺(jué)系統在工業(yè)流程中使用已有一段時(shí)間。例如，它們經(jīng)常被用來(lái)監測在輸送帶上移動(dòng)的產(chǎn)品。相對簡(jiǎn)單的模式識別擴展了這些機器視覺(jué)系統的能力，但人工智能（AI）和機器學(xué)習（ML）的導入，正在?明機器視覺(jué)進(jìn)入新的應用。

一條工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)是相對一致的，這使得機器視覺(jué)系統更容易識別任何超出定義范圍的東西。在現實(shí)世界中，事情并非如此統一，而這正是AI和機器學(xué)習的用武之地。一個(gè)結合AI的機器視覺(jué)系統能辨別出的，將不僅僅是被損毀的產(chǎn)品或停滯的傳送帶。

這些系統將滲透到所有垂直領(lǐng)域并增強多種角色，「維護」是其中領(lǐng)域之一，AI可協(xié)助工程師維修復雜機器，至于其他的應用，例如農業(yè)可使用機器視覺(jué)來(lái)遠程監控作物的健康狀況，并利用這些信息來(lái)調整灌溉周期、通風(fēng)等。

為這些應用提供AI后端云端平臺的商業(yè)價(jià)值亦有顯著(zhù)增長(cháng)。由于成本降低，平臺的使用增加了，而更高的準確性則推動(dòng)了需求；這創(chuàng )造了一個(gè)投資的良性循環(huán)，將使機器視覺(jué)方案與AI云端平臺的連接變得更加簡(jiǎn)單?，F在可以利用機器視覺(jué)來(lái)做更多的事情，它的使用有望推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的新的進(jìn)展。

超低功耗感測
超低功耗傳感器解決方案的可用性是此一增長(cháng)趨勢的關(guān)鍵。這些新的應用程序需要一個(gè) 「永遠待命」的方案，并且結合高性能和低功耗，隨時(shí)準備在需要時(shí)擷取影像。

當然，「連接」也將是關(guān)鍵。隨著(zhù)AI分析的繁重工作在云端進(jìn)行，傳感器平臺可以更小、更省電。盡管如此，它們仍需要為回程提供高速和可靠的連接；藍牙低功耗（Bluetooth LE）無(wú)線(xiàn)協(xié)議的超低功耗憑證，在此發(fā)揮了重要的作用。

將BLE技術(shù)添加到傳感器平臺上，為機器視覺(jué)傳感器平臺與云端服務(wù)的無(wú)線(xiàn)連接提供一種全面而簡(jiǎn)單的方法。傳感器平臺透過(guò)IoT網(wǎng)關(guān)或智能型手機，可以將影像數據和其他傳感器信息傳輸到云端平臺，在云端平臺上使用AI進(jìn)行分析。然后，可將動(dòng)作發(fā)回給傳感器平臺或其他連接的智能執行器。

擷取彩色影像


 
圖1 : 需要全彩影像的應用

盡管機器視覺(jué)系統能使用簡(jiǎn)單的黑白影像來(lái)識別基本物體，但彩色影像所傳達的信息更多。當AI被用于分析場(chǎng)景時(shí)，顏色變得更加相關(guān)。在機器視覺(jué)中加入顏色，將為自動(dòng)識別帶來(lái)新的維度，用于前述提到的新興應用。顏色提供了更大的對比和更好區分場(chǎng)景中的物體。AI系統現在能利用這些特征來(lái)提供更高的準確性。

在這種情況下，管理整體功率預算變得更重要，特別是對于電池供電的「永遠待命」的設備，這可能包括用一個(gè)鈕扣電池預計工作五年或更長(cháng)時(shí)間的設備。在系統功率方面，影像傳感器、控制系統和通訊接口成為最關(guān)鍵的設計標準。


 
圖2 : 低功耗拍攝相機平臺結合AI，支持以事件觸發(fā)影像。

RSL10智慧拍攝相機平臺的開(kāi)發(fā)是為了讓工程師能接入一個(gè)完整的低功耗影像擷取平臺，使用藍牙低功耗進(jìn)行連接。該平臺最新版本增加對使用基于A(yíng)RX3A0 CMOS圖像傳感器的相機模塊進(jìn)行彩色影像擷取的支持。該模塊符合安森美（onsemi）影像接入系統（IAS）的設計格式，采用標準化的連接器和布局配置，使模塊可互換。

安森美利用其生產(chǎn)新一代RSL10智慧拍攝相機平臺。RSL10智慧拍攝彩色相機平臺現在支持ARX3A0的彩色版本。新平臺的尺寸也更小，而且在功率方面更佳?？蛻?hù)在評估系統的性能以后，可使用包括軟件在內的設計文件來(lái)自行開(kāi)發(fā)智能機器視覺(jué)IoT傳感器。

電源管理對于確保電池使用壽命非常重要。RSL10 SIP/ARX3A0在該彩色相機平臺上有一個(gè)專(zhuān)用的FAN53880電源管理IC（PMIC），以及基于硬件的智能電源管理模式。當該彩色相機平臺連接到連續的圖影像擷取時(shí)，它只消耗136.3毫瓦。在等待觸發(fā)時(shí)，功率下降到88.77?W，而在斷電模式下，僅消耗30.36?W。

因此，如果一天拍攝一張圖片，該彩色相機平臺使用一顆2000毫安的電池可以運行11年以上。

由事件觸發(fā)的機器視覺(jué)
RSL10智慧拍攝相機被設計用來(lái)提供因事件觸發(fā)的影像擷取。這意味著(zhù)并非不斷地傳輸影像數據，而是根據先前定義的事件來(lái)擷取影像：事件的觸發(fā)條件是透過(guò)整合在相機平臺上的高度先進(jìn)傳感器進(jìn)行監測。

可以使用包括運動(dòng)狀態(tài)、溫度、時(shí)間、濕度和加速度這些作為傳感器監測的條件。開(kāi)發(fā)人員可以使用這些傳感器的輸出來(lái)設立復雜的條件。如果達到這些條件，RSL10智慧拍攝相機平臺就會(huì )觸發(fā)影像擷取。然后，擷取的影像透過(guò)BLE傳輸到智能型手機或網(wǎng)關(guān)。

盡管轉向彩色影像擷取意味著(zhù)透過(guò)藍牙傳輸的數據量增加，但安森美已做到且幾乎無(wú)需增加系統功耗，其中的關(guān)鍵是RSL10 SIP，一個(gè)超低功耗的系統級封裝（SiP）。這極小、低功耗SiP作為整個(gè)系統的樞紐，控制影像傳感器處理器，驅動(dòng)環(huán)境傳感器，并管理BLE通訊。

界面到云端AI平臺

 
圖3 : 云端連接的行動(dòng)應用程序提供影像分析

除了RSL10智能拍攝彩色相機平臺，安森美還提供一個(gè)訂制的行動(dòng)應用程序，可從Android和iOS下載。只要使用連接的智能型手機和有效的AWS賬戶(hù)，就可以使用Amazon Rekognition，一旦AWS賬戶(hù)連接到RSL10 Smart Shot行動(dòng)應用程序，就可以上傳影像進(jìn)行分析，待分析完成后，Amazon Recognition會(huì )回傳影像中所有被識別物體的列表，并標明百分比準確率。


 
圖4 : 基于云端的解決方案是由Microsoft Azure提供

此外，安森美與安富利（Avnet）合作，在IoTConnect Platform中整合RSL10智能拍攝相機平臺，這是個(gè)基于云端的解決方案，使用Microsoft Azure。IoTConnect設計為盡可能減少I(mǎi)oT設計過(guò)程的復雜性，提供將信息從拍攝相機平臺連接到云端的途徑，從而可以解釋、運算并進(jìn)行學(xué)習（AI）?？蛻?hù)可采用此方法在自己需要機器視覺(jué)的價(jià)值驗證（POV）進(jìn)行客制，如檢測物體、讀取模擬儀表或檢查庫存水平。這能夠更快地驗證物聯(lián)網(wǎng)項目，并讓客戶(hù)更快進(jìn)入市場(chǎng)。

總結
視覺(jué)感測是一項令人興奮的技術(shù)，在工廠(chǎng)自動(dòng)化和農業(yè)等許多領(lǐng)域都應用到該技術(shù)。雖然擁有一個(gè)永遠不會(huì )感到厭煩、疲倦或犯錯的「檢查員」的好處是顯著(zhù)的，但只有當AI和機器學(xué)習被添加到組合中時(shí)，該技術(shù)才真正發(fā)揮其作用。

RSL10智慧拍攝相機平臺為OEM廠(chǎng)商提供一個(gè)設計平臺，它結合連接、彩色和黑白成像以及基于A(yíng)I的處理。這些設備不僅可透過(guò)整合云端服務(wù)使用先進(jìn)的AI和機器學(xué)習，而且改良的低功耗運行可支持其運行超過(guò)十年。

（本文作者Guy Nicholson為安森美工業(yè)和商用感知分部高級總監）