分享一個(gè)低功耗設計思路，適合90%的視覺(jué)系統工程師

您有沒(méi)有想過(guò)，智能門(mén)鈴如何檢測到有人走到您家門(mén)口，又如何通過(guò)攝像頭識別重要動(dòng)作？答案就是圖像傳感器。這些微型傳感器內置在智能門(mén)鈴中，始終以全狀態(tài)（全分辨率、30fps）運行，其中記錄的圖像可以清楚地顯示是什么人或什么物體正在接近您家門(mén)口?？紤]到此類(lèi)設備需要24小時(shí)不間斷運行，您或許想知道，由主流電池來(lái)供電的版本或其他版本能夠可靠地工作多長(cháng)時(shí)間。

安森美(onsemi)新推出的圖像傳感器系列HyperluxTM LP內置有“運動(dòng)喚醒”(WoM)功能，可以讓傳感器在低功耗模式下工作，功耗僅為全性能工作模式功耗的一小部分。一旦檢測到運動(dòng)，這些傳感器就會(huì )迅速進(jìn)入更高性能狀態(tài)，整個(gè)過(guò)程所花費的時(shí)間比拍攝一張快照還要少。在這篇博客中，我們將深入探討運動(dòng)喚醒功能，詳細介紹其優(yōu)勢以及適合的應用場(chǎng)景。

WoM的優(yōu)勢

圖像傳感器的WoM功能讓視覺(jué)系統可以根據場(chǎng)景中的物體運動(dòng)來(lái)調整工作狀態(tài)。在WoM模式下，傳感器處于預檢測狀態(tài)（低分辨率、低幀率）。當檢測到運動(dòng)時(shí)，圖像傳感器判斷場(chǎng)景中是否確實(shí)存在運動(dòng)物體，并向圖像信號處理器(ISP)/系統單芯片(SoC)發(fā)送通知。后者隨即確定檢測到的運動(dòng)是否與應用場(chǎng)景相關(guān)，如果相關(guān)，則喚醒整個(gè)視覺(jué)系統執行預定的操作。

此功能用途巨大，因為大多數應用并不需要視覺(jué)系統始終以原生模式（全分辨率、最大幀率）運行。在其工作過(guò)程中，僅有小部分時(shí)間需要采用原生模式。其余時(shí)間，傳感器都可以處于預檢測狀態(tài)，以便盡可能降低損耗。

檢測到運動(dòng)后的運動(dòng)喚醒示例

在預檢測狀態(tài)下，Hyperlux LP 圖像傳感器的功耗不到原生模式下功耗的1/100。視覺(jué)系統對電量消耗非常敏感，而WoM功能可顯著(zhù)降低其功耗，從而大大延長(cháng)運行周期。無(wú)論是使用電池等有限電源，還是采用持續供電方式，相關(guān)系統都能以超低功耗水平運行。對于前者，其充電周期將大幅延長(cháng)，而對于后一種供電方式，此功能則有助于實(shí)現兼具多種創(chuàng )新功能、運行在邊緣、且不需要遠程中央處理系統的差異化系統。

WoM的應用場(chǎng)景

門(mén)禁（如可視門(mén)鈴、生物特征識別）、公共安全與防護（如執法記錄儀）及安保（如監控攝像頭）等領(lǐng)域使用的視覺(jué)系統都可以利用WoM功能。

例如，可視門(mén)鈴要么采用電池供電，要么采用墻插供電，功率非常低（功率因數為1時(shí)小于20W）。對于前一種情況，目前的行業(yè)趨勢要求充電周期達到180天，最終目標是達到一年。如果沒(méi)有像WoM這樣的功能，那么無(wú)論場(chǎng)景中是否存在相關(guān)運動(dòng)，系統都將不得不始終以選定的幀率處理全分辨率圖像。但在大多數情況下，只有當某個(gè)人走到門(mén)口時(shí)，這種處理才有意義。借助WoM模式，可視門(mén)鈴大部分時(shí)候處于預檢測狀態(tài)，系統以超低功耗運行，只有檢測到運動(dòng)時(shí)，才進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

智能門(mén)鈴的預檢測與運動(dòng)喚醒

WoM功能對于監控攝像頭這樣的非電池供電應用也大有裨益。在WoM模式下，預檢測狀態(tài)所采用的主導運行方式大幅降低了數據帶寬的使用量，同時(shí)不會(huì )導致丟失場(chǎng)景信息。這進(jìn)而又降低了存儲和散熱要求，減小了視覺(jué)系統的總擁有成本。

上述WOM功能的基本應用有很多好處，但我們還需要考慮如何針對特定運動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化。例如，我們肯定不希望圖像傳感器和視覺(jué)系統僅僅因為風(fēng)吹動(dòng)樹(shù)葉或者場(chǎng)景中有鳥(niǎo)兒飛過(guò)就被喚醒。讓傳感器始終聚焦于感興趣區(ROI)非常關(guān)鍵。

安森美的Hyperlux LP系列圖像傳感器搭載了WoM功能，可靈活地應用于多個(gè)非相鄰感興趣區。這一特性經(jīng)過(guò)精心設計，可大幅降低功耗，顯著(zhù)提升視覺(jué)系統在實(shí)際應用中的價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介：

Ganesh Narayanaswamy——onsemi產(chǎn)品線(xiàn)管理

Ganesh Narayanaswamy 負責安森美工業(yè)與消費應用感知部門(mén)(ICSD)的圖像傳感器產(chǎn)品線(xiàn)和業(yè)務(wù)管理。他的工作重點(diǎn)是提供面向商業(yè)和工業(yè)市場(chǎng)的視覺(jué)解決方案，推動(dòng)多個(gè)地區的業(yè)務(wù)增長(cháng)。Ganesh擁有圣克拉拉大學(xué)工商管理碩士學(xué)位和密西西比州立大學(xué)電子工程碩士學(xué)位。