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(bǔ)或替代肉眼的缺陷。隨著科技的進(jìn)步，這類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(jiān)控領(lǐng)域，監(jiān)控設(shè)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(duì)特殊事件預(yù)警或該類事件發(fā)生時(shí)提高錄像清晰度等功能;在汽車(chē)領(lǐng)域，當(dāng)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(biāo)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……

　　類似的應(yīng)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(guó)際消費(fèi)電子展（CES）上，嵌入式視覺(jué)被評(píng)為十大改變今年消費(fèi)電子市場(chǎng)的技術(shù)之一。根據(jù)IMS Research預(yù)計(jì)，到2015年，將有35億電子系統(tǒng)有視覺(jué)能力，包括智能手機(jī)、電視和汽車(chē)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）等。

　　嵌入式視覺(jué)應(yīng)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(jī)器，主要涉及到兩種技術(shù)：嵌入式系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)（有時(shí)也稱為機(jī)器視覺(jué)）。嵌入式視覺(jué)是從計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用開(kāi)始的，這些應(yīng)用包括裝配線檢查、光學(xué)字符識(shí)別、機(jī)器人技術(shù)、監(jiān)控和軍事系統(tǒng)等。如今，隨著高計(jì)算能力、低價(jià)格且低功耗的處理器的出現(xiàn)，越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用可以在嵌入式系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)；另一方面，由于需求之廣泛，嵌入式視覺(jué)的設(shè)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?yàn)槎喾N應(yīng)用帶來(lái)巨大的價(jià)值。根據(jù)IHS的最新研究預(yù)測(cè)，汽車(chē)應(yīng)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(jī)器視覺(jué)處理器利潤(rùn)預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到 1.51億美元，而2011年和2012年的利潤(rùn)分別是1.26億和1.37億美元。研究報(bào)告另外指出，在未來(lái)幾年，該市場(chǎng)將持續(xù)每年6-9%的增長(zhǎng)速度。到2016年，利潤(rùn)將達(dá)到1.87億美元，相當(dāng)于6年CAGR達(dá)到8.2%。

　　嵌入式視覺(jué)使用的其余2大市場(chǎng)是傳統(tǒng)的工業(yè)視覺(jué)應(yīng)用市場(chǎng)，和安防應(yīng)用市場(chǎng)。例如以色列IOImage智能視頻安防系統(tǒng)，以其高性能、易用性文明于業(yè)界。另一個(gè)案例是MG國(guó)際公司的泳池安全系統(tǒng)，旨在通過(guò)智能視頻監(jiān)控，防止游泳溺水。在工業(yè)視覺(jué)應(yīng)用領(lǐng)域，ABB，F(xiàn)UNUC（日本），三菱，川崎等公司，通過(guò)嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人上的應(yīng)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(yīng)用，包括視覺(jué)引導(dǎo)的導(dǎo)彈、無(wú)人偵察機(jī)、軍事機(jī)器人等。在高級(jí)的電子游戲機(jī)系統(tǒng)中，例如Xbox中，我們也能找到嵌入式視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用的蹤跡。

　　正如同高速無(wú)線互聯(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(fù)雜昂貴的系統(tǒng)中，例如，毛發(fā)移植的手術(shù)機(jī)器人，制造業(yè)的質(zhì)量控制檢查系統(tǒng)等。

　　急需統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)

　　嵌入式視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，才能真正開(kāi)啟并普及嵌入式視覺(jué)應(yīng)用。

　　在嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)中，需要的處理器必須能夠以低成本與低功耗，提供每秒數(shù)十億次即時(shí)運(yùn)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(dǎo)入主流應(yīng)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)電話普遍且大量且地采用了圖形傳感器。除了傳統(tǒng)的圖形傳感器以外，很多視覺(jué)應(yīng)用都可以利用各式各樣的傳感器。

　　數(shù)字集成電路的發(fā)展是高速無(wú)線技術(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(gòu)買(mǎi)寬帶無(wú)線調(diào)制解調(diào)器。

　　同樣的，數(shù)字芯片技術(shù)的進(jìn)步為嵌入式視覺(jué)的大批量應(yīng)用鋪平了道路（圖2）。與無(wú)線通信相似，嵌入式視覺(jué)需要很強(qiáng)的處理能力——特別是，越來(lái)越多的應(yīng)用采用了高分辨率攝像機(jī)，開(kāi)始使用多臺(tái)攝像機(jī)。以足夠低的成本實(shí)現(xiàn)這類處理能力，從而促進(jìn)大批量應(yīng)用，這是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。事實(shí)是嵌入式視覺(jué)應(yīng)用需要很強(qiáng)的可編程能力，進(jìn)一步增大了這一挑戰(zhàn)的難度。在無(wú)線應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)意味著不同手機(jī)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(yīng)用中，通過(guò)獨(dú)特的算法，有可能得到更好的結(jié)果——實(shí)現(xiàn)更有價(jià)值的功能。

　　 嵌入式視覺(jué)輔助系統(tǒng)涉及到硬件、半導(dǎo)體和軟件元器件供應(yīng)商，子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員、系統(tǒng)集成商，以及最終用戶，還有實(shí)現(xiàn)未來(lái)突破的基礎(chǔ)研究等。