在工廠(chǎng)自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域都應(yīng)用到視覺(jué)感測(cè)技術(shù)，雖然看似效果顯著，但只有當(dāng)AI和機(jī)器學(xué)習(xí)被添加到組合中時(shí)，該技術(shù)才能真正發(fā)揮其作用。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)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(jiān)測(cè)在輸送帶上移動(dòng)的產(chǎn)品。相對(duì)簡(jiǎn)單的模式識(shí)別擴(kuò)展了這些機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的能力，但人工智慧（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）的導(dǎo)入，正在?明機(jī)器視覺(jué)進(jìn)入新的應(yīng)用。
一條工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)是相對(duì)一致的，這使得機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)更容易識(shí)別任何超出定義範(fàn)圍的東西。在現(xiàn)實(shí)世界中，事情並非如此統(tǒng)一，而這正是AI和機(jī)器學(xué)習(xí)的用武之地。一個(gè)結(jié)合AI的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)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(tǒng)將滲透到所有垂直領(lǐng)域並增強(qiáng)多種角色，「維護(hù)」是其中領(lǐng)域之一，AI可協(xié)助工程師維修複雜機(jī)器，至於其他的應(yīng)用，例如農(nóng)業(yè)可使用機(jī)器視覺(jué)來(lái)遠(yuǎn)端監(jiān)控作物的健康狀況，並利用這些資訊來(lái)調(diào)整灌溉週期、通風(fēng)等。
為這些應(yīng)用提供AI後端雲(yún)端平臺(tái)的商業(yè)價(jià)值亦有顯著增長(zhǎng)。由於成本降低，平臺(tái)的使用增加了，而更高的準(zhǔn)確性則推動(dòng)了需求；這創(chuàng)造了一個(gè)投資的良性迴圈，將使機(jī)器視覺(jué)方案與AI雲(yún)端平臺(tái)的連接變得更加簡(jiǎn)單。現(xiàn)在可以利用機(jī)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(cè)
超低功耗感測(cè)器解決方案的可用性是此一增長(zhǎng)趨勢(shì)的關(guān)鍵。這些新的應(yīng)用程式需要一個(gè) 「永遠(yuǎn)待命」的方案，並且結(jié)合高性能和低功耗，隨時(shí)準(zhǔn)備在需要時(shí)擷取影像。
當(dāng)然，「連接」也將是關(guān)鍵。隨著AI分析的繁重工作在雲(yún)端進(jìn)行，感測(cè)器平臺(tái)可以更小、更省電。儘管如此，它們?nèi)孕枰獮榛爻烫峁└咚俸涂煽康倪B接；藍(lán)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)添加到感測(cè)器平臺(tái)上，為機(jī)器視覺(jué)感測(cè)器平臺(tái)與雲(yún)端服務(wù)的無(wú)線(xiàn)連接提供一種全面而簡(jiǎn)單的方法。感測(cè)器平臺(tái)透過(guò)IoT閘道或智慧型手機(jī)，可以將影像資料和其他感測(cè)器資訊傳輸?shù)诫?yún)端平臺(tái)，在雲(yún)端平臺(tái)上使用AI進(jìn)行分析。然後，可將動(dòng)作發(fā)回給感測(cè)器平臺(tái)或其他連接的智慧執(zhí)行器。
擷取彩色影像
儘管機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能使用簡(jiǎn)單的黑白影像來(lái)識(shí)別基本物體，但彩色影像所傳達(dá)的資訊更多。當(dāng)AI被用於分析場(chǎng)景時(shí)，顏色變得更加相關(guān)。在機(jī)器視覺(jué)中加入顏色，將為自動(dòng)識(shí)別帶來(lái)新的維度，用於前述提到的新興應(yīng)用。顏色提供了更大的對(duì)比和更好區(qū)分場(chǎng)景中的物體。AI系統(tǒng)現(xiàn)在能利用這些特徵來(lái)提供更高的準(zhǔn)確性。
在這種情況下，管理整體功率預(yù)算變得更重要，特別是對(duì)於電池供電的「永遠(yuǎn)待命」的設(shè)備，這可能包括用一個(gè)鈕扣電池預(yù)計(jì)工作五年或更長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)備。在系統(tǒng)功率方面，影像感測(cè)器、控制系統(tǒng)和通訊介面成為最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
| 圖2 : 低功耗拍攝相機(jī)平臺(tái)結(jié)合AI，支援以事件觸發(fā)影像。 |
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RSL10智慧拍攝相機(jī)平臺(tái)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(tái)，使用藍(lán)牙低功耗進(jìn)行連接。該平臺(tái)最新版本增加對(duì)使用基於ARX3A0 CMOS圖像感測(cè)器的相機(jī)模組進(jìn)行彩色影像擷取的支援。該模組符合安森美（onsemi）影像接入系統(tǒng)（IAS）的設(shè)計(jì)格式，採(cǎi)用標(biāo)準(zhǔn)化的連接器和佈局配置，使模組可互換。
安森美利用其生產(chǎn)新一代RSL10智慧拍攝相機(jī)平臺(tái)。RSL10智慧拍攝彩色相機(jī)平臺(tái)現(xiàn)在支援ARX3A0的彩色版本。新平臺(tái)的尺寸也更小，而且在功率方面更佳。客戶(hù)在評(píng)估系統(tǒng)的性能以後，可使用包括軟體在內(nèi)的設(shè)計(jì)檔來(lái)自行開(kāi)發(fā)智慧型機(jī)器視覺(jué)IoT感測(cè)器。
電源管理對(duì)於確保電池使用壽命非常重要。RSL10 SIP/ARX3A0在該彩色相機(jī)平臺(tái)上有一個(gè)專(zhuān)用的FAN53880電源管理IC（PMIC），以及基於硬體的智慧電源管理模式。當(dāng)該彩色相機(jī)平臺(tái)連接到連續(xù)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(jī)平臺(tái)使用一顆2000毫安培的電池可以運(yùn)行11年以上。
由事件觸發(fā)的機(jī)器視覺(jué)
RSL10智慧拍攝相機(jī)被設(shè)計(jì)用來(lái)提供因事件觸發(fā)的影像擷取。這意味著並非不斷地傳輸影像資料，而是根據(jù)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(jī)平臺(tái)上的高度先進(jìn)感測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
可以使用包括運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、溫度、時(shí)間、濕度和加速度這些作為感測(cè)器監(jiān)測(cè)的條件。開(kāi)發(fā)人員可以使用這些感測(cè)器的輸出來(lái)設(shè)立複雜的條件。如果達(dá)到這些條件，RSL10智慧拍攝相機(jī)平臺(tái)就會(huì)觸發(fā)影像擷取。然後，擷取的影像透過(guò)BLE傳輸?shù)街腔坌褪謾C(jī)或閘道。
儘管轉(zhuǎn)向彩色影像擷取意味著透過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)馁Y料量增加，但安森美已做到且?guī)缀鯚o(wú)需增加系統(tǒng)功耗，其中的關(guān)鍵是RSL10 SIP，一個(gè)超低功耗的系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）。這極小、低功耗SiP作為整個(gè)系統(tǒng)的樞紐，控制影像感測(cè)器處理器，驅(qū)動(dòng)環(huán)境感測(cè)器，並管理BLE通訊。
介面到雲(yún)端AI平臺(tái)
| 圖3 : 雲(yún)端連接的行動(dòng)應(yīng)用程式提供影像分析 |
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除了RSL10智慧拍攝彩色相機(jī)平臺(tái)，安森美還提供一個(gè)訂製的行動(dòng)應(yīng)用程式，可從Android和iOS下載。只要使用連接的智慧型手機(jī)和有效的AWS帳戶(hù)，就可以使用Amazon Rekognition，一旦AWS帳戶(hù)連接到RSL10 Smart Shot行動(dòng)應(yīng)用程式，就可以上傳影像進(jìn)行分析，待分析完成後，Amazon Recognition會(huì)回傳影像中所有被識(shí)別物體的清單，並標(biāo)明百分比準(zhǔn)確率。
| 圖4 : 基於雲(yún)端的解決方案是由Microsoft Azure提供 |
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此外，安森美與安富利（Avnet）合作，在IoTConnect Platform中整合RSL10智慧拍攝相機(jī)平臺(tái)，這是個(gè)基於雲(yún)端的解決方案，使用Microsoft Azure。IoTConnect設(shè)計(jì)為盡可能減少I(mǎi)oT設(shè)計(jì)過(guò)程的複雜性，提供將資訊從拍攝相機(jī)平臺(tái)連接到雲(yún)端的途徑，從而可以解釋、運(yùn)算並進(jìn)行學(xué)習(xí)（AI）。客戶(hù)可採(cǎi)用此方法在自己需要機(jī)器視覺(jué)的價(jià)值驗(yàn)證（POV）進(jìn)行客制，如檢測(cè)物體、讀取類(lèi)比儀錶或檢查庫(kù)存水平。這能夠更快地驗(yàn)證物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)案，並讓客戶(hù)更快進(jìn)入市場(chǎng)。
總結(jié)
視覺(jué)感測(cè)是一項(xiàng)令人興奮的技術(shù)，在工廠(chǎng)自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域都應(yīng)用到該技術(shù)。雖然擁有一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)感到厭煩、疲倦或犯錯(cuò)的「檢查員」的好處是顯著的，但只有當(dāng)AI和機(jī)器學(xué)習(xí)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(jī)平臺(tái)為OEM廠(chǎng)商提供一個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)，它結(jié)合連接、彩色和黑白成像以及基於AI的處理。這些設(shè)備不僅可透過(guò)整合雲(yún)端服務(wù)使用先進(jìn)的AI和機(jī)器學(xué)習(xí)，而且改良的低功耗運(yùn)行可支援其運(yùn)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(jí)總監(jiān)）
