嵌入式視覺：電池、計(jì)算和連接的趨勢
對(duì)于任何成功的技術(shù)，進(jìn)化過程都是相同的：成本降低、性能提高以及創(chuàng)新化合物的能力。在 MistyWest，我們相信手機(jī)、電動(dòng)汽車和 5G 的進(jìn)步將引發(fā)嵌入式視覺的革命。未來 10 年，嵌入式系統(tǒng)將使用 10 倍的功耗來完成 10 倍的計(jì)算，而電池容量可能會(huì)增加 3 倍。專用深度學(xué)習(xí)處理器的開發(fā)也將是一個(gè)重要因素。 NB-IoT（5G 的一部分）等新的無線技術(shù)可能會(huì)以類似的因素降低成本和功耗。 Etacompute 是這場革命的早期例子，它是一種電池壽命為一年的相機(jī)系統(tǒng)，以及自動(dòng)跟蹤足球以跟隨動(dòng)作的 Veo 運(yùn)動(dòng)相機(jī)。下面的文章將介紹技術(shù)、新應(yīng)用和新穎的、市場領(lǐng)先的解決方案的當(dāng)前趨勢。
技術(shù)趨勢
電池的進(jìn)步正在推動(dòng)許多行業(yè)的可能性前沿
目前，許多嵌入式視覺應(yīng)用無法依靠電池供電，這會(huì)導(dǎo)致部署這些系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生額外費(fèi)用和限制。對(duì)電動(dòng)汽車、手機(jī)、平板電腦和可再生能源的需求大幅增長，這迫使制造商開發(fā)能夠儲(chǔ)存更多電力且生產(chǎn)成本更低的電池。據(jù)彭博社報(bào)道，在過去
10 年中，某些化學(xué)物質(zhì)的電池能量密度幾乎增加了兩倍。生產(chǎn)汽車電池組的成本在同一時(shí)間框架內(nèi)下降了近 10 倍。
在手機(jī)中，這些改進(jìn)并沒有顯著提高電池性能，因?yàn)槭謾C(jī)制造商已決定提高性能而不是電池壽命。對(duì)于嵌入式視覺，這些性能提升將用于解鎖新應(yīng)用。想象一下，如果你能以
20 美元的價(jià)格購買一個(gè)行車記錄儀，它可以在沒有電纜的情況下運(yùn)行一年，并且只通過蜂窩連接將相關(guān)事件發(fā)送到云端。完成后，您可以將其放入專門的電子垃圾回收箱中進(jìn)行回收。
嵌入式計(jì)算機(jī)正變得更加高效和強(qiáng)大
嵌入式計(jì)算機(jī)正在成為我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫膸缀跛屑夹g(shù)的重要組成部分。 冰箱門上的智能觸摸屏集成了來自社交媒體和本地新聞網(wǎng)絡(luò)的信息，是嵌入式計(jì)算機(jī)的一個(gè)很好的例子。
在過去的十年中，我們看到手機(jī)、平板電腦以及它們所依賴的 ARM 微控制器迅速改進(jìn)。 嵌入式計(jì)算機(jī)從這一趨勢中受益匪淺。 RaspberryPi 4（2019 年發(fā)布）在浮點(diǎn)計(jì)算方面明顯優(yōu)于 RaspberryPi 3（2016 年發(fā)布），功耗僅略有增加。
編輯搜圖
資料來源: Raspberry Pi
未來 10 年，深度學(xué)習(xí)處理器、神經(jīng)處理單元和其他專業(yè)計(jì)算解決方案將導(dǎo)致嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能和功率效率呈指數(shù)級(jí)增長。將來，許多應(yīng)用程序可能能夠在本地運(yùn)行而不受資源限制。應(yīng)用程序的位置將更多地取決于安全性、隱私和通信成本等因素。
無線連接的成本正在下降
低功耗無線領(lǐng)域有 3 個(gè)主要競爭對(duì)手：遠(yuǎn)程廣域網(wǎng) (LoRaWAN)、LTE CAT M 和窄帶物聯(lián)網(wǎng) (NB-IoT)。
LoRaWAN。遠(yuǎn)程廣域網(wǎng) (LoRaWAN) 為各種企業(yè)和行業(yè)開辟了可能性。例如，亞馬遜進(jìn)一步涉足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，最近推出了其最新的人行道產(chǎn)品 Amazon Bridge Pro。該設(shè)備利用使用 LoRA 協(xié)議的室內(nèi)天線，允許數(shù)百個(gè)兼容設(shè)備連接到 5 英里以外。
Amazon Bridge Pro 可用于連接公園、城市、農(nóng)場和農(nóng)業(yè)環(huán)境中的陽光檢測器、濕度檢測器，甚至空氣質(zhì)量傳感器等設(shè)備，提供 24/7 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
LTE CAT M。LTE CAT M 是一種低功耗廣域 (LPWA)，專為通過 LTE 蜂窩技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器對(duì)機(jī)器通信而設(shè)計(jì)。與以前的 LTE CAT 版本相比，它使用的帶寬顯著減少，同時(shí)允許大規(guī)模下載和上傳數(shù)據(jù)速度，并且功耗更低。這可以將電池壽命延長至長達(dá) 10 年，還可以將電力成本降低 20-25%。
LTE CAT M 在現(xiàn)有的 LTE 蜂窩網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，提供與大多數(shù)手機(jī)計(jì)劃提供商相同的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。由于不需要自己的頻率，LTE CAT M 可以被包括芯片組和模塊制造商在內(nèi)的任何主要移動(dòng)設(shè)備支持，并在移動(dòng)應(yīng)用程序中使用，同時(shí)受益于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上可用的當(dāng)前安全和隱私功能。
NB-IOT。窄帶物聯(lián)網(wǎng) (NB-IoT) 是一種低功耗廣域網(wǎng) (LPWAN) 無線電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使用未使用的頻譜或保護(hù)頻帶運(yùn)行。其高容量和可靠性、低延遲、在大范圍內(nèi)運(yùn)行的能力以及降低的電力需求有助于使用物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序?qū)M織進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。下一代 NB-IoT NB2 將具有與 LoRaWAN 相似的性能，具有更高的數(shù)據(jù)速率，并成為 5G 標(biāo)準(zhǔn)的一部分。
以下是迄今為止這些蜂窩技術(shù)在全世界的部署情況。
嵌入式視覺的領(lǐng)導(dǎo)者
Etacompute
設(shè)計(jì)了在微瓦范圍內(nèi)運(yùn)行的智能視覺傳感器。它們的低分辨率和低幀速率使它們能夠直接與微控制器對(duì)話（而不是與更復(fù)雜、更強(qiáng)大的微處理器對(duì)話）。這使他們能夠處理以前不可能的應(yīng)用程序。他們制造了 Talia，這是一種電池供電的人數(shù)統(tǒng)計(jì)傳感器，電池壽命為三年，可通過低功耗藍(lán)牙進(jìn)行通信。
Veo 運(yùn)動(dòng)相機(jī)
Veo 提供電池供電的運(yùn)動(dòng)相機(jī)，讓您無需攝影師即可錄制足球比賽。他們有 2x 4k 相機(jī)和魚眼鏡頭，允許系統(tǒng)捕捉整個(gè)音高。他們開發(fā)了一種算法來自動(dòng)檢測球并根據(jù)比賽創(chuàng)建一個(gè)完全編輯的視頻。
用于料位監(jiān)控的智能相機(jī)
不幸的是，并非我們看到或從事的所有物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目都屬于公共領(lǐng)域。我們現(xiàn)在見過幾次的一個(gè)應(yīng)用是智能相機(jī)系統(tǒng)，用于測量前端垃圾箱（由叉形自卸卡車拾取的垃圾箱）中的填充水平。這些傳感器由電池供電，并在檢測到運(yùn)動(dòng)時(shí)拍攝垃圾箱的圖像。這些圖像通過
LTE CAT M 發(fā)送并在云端進(jìn)行分析。當(dāng)垃圾箱達(dá)到一定水平時(shí)，就會(huì)派出垃圾車。這減少了行程的數(shù)量，并避免了由于調(diào)度而需要清空部分已滿或空的垃圾箱。
額外好處——基于事件的視覺傳感器
計(jì)算機(jī)視覺傳感器本身也取得了重大進(jìn)展。索尼和其他團(tuán)隊(duì)的靈感來源于人眼如何創(chuàng)造一種基于事件的視覺傳感器，這種傳感器可以在不放棄動(dòng)態(tài)范圍或需要特殊照明條件的情況下以高時(shí)空分辨率看到運(yùn)動(dòng)。這是一段關(guān)于它如何工作的視頻，這是一個(gè)正在討論的傳感器。
結(jié)語
了解連接和嵌入式視覺不斷變化的趨勢，然后將其集成到您的業(yè)務(wù)中是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。第一步是了解不斷變化的趨勢、新的創(chuàng)新和嵌入式視覺解決方案，并了解新技術(shù)如何幫助簡化日常流程。
