分享一個(gè)低功耗設(shè)計(jì)思路，適合90%的視覺(jué)系統(tǒng)工程師

您有沒(méi)有想過(guò)，智能門鈴如何檢測(cè)到有人走到您家門口，又如何通過(guò)攝像頭識(shí)別重要?jiǎng)幼鳎看鸢妇褪?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/圖像傳感器">圖像傳感器。這些微型傳感器內(nèi)置在智能門鈴中，始終以全狀態(tài)（全分辨率、30fps）運(yùn)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口?？紤]到此類設(shè)備需要24小時(shí)不間斷運(yùn)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(zhǎng)時(shí)間。

安森美(onsemi)新推出的圖像傳感器系列HyperluxTM LP內(nèi)置有“運(yùn)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(cè)到運(yùn)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(fèi)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(yùn)動(dòng)喚醒功能，詳細(xì)介紹其優(yōu)勢(shì)以及適合的應(yīng)用場(chǎng)景。

WoM的優(yōu)勢(shì)

圖像傳感器的WoM功能讓視覺(jué)系統(tǒng)可以根據(jù)場(chǎng)景中的物體運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)整工作狀態(tài)。在WoM模式下，傳感器處于預(yù)檢測(cè)狀態(tài)（低分辨率、低幀率）。當(dāng)檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，圖像傳感器判斷場(chǎng)景中是否確實(shí)存在運(yùn)動(dòng)物體，并向圖像信號(hào)處理器(ISP)/系統(tǒng)單芯片(SoC)發(fā)送通知。后者隨即確定檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)是否與應(yīng)用場(chǎng)景相關(guān)，如果相關(guān)，則喚醒整個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)定的操作。

此功能用途巨大，因?yàn)榇蠖鄶?shù)應(yīng)用并不需要視覺(jué)系統(tǒng)始終以原生模式（全分辨率、最大幀率）運(yùn)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(yù)檢測(cè)狀態(tài)，以便盡可能降低損耗。

檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)后的運(yùn)動(dòng)喚醒示例

在預(yù)檢測(cè)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(tǒng)對(duì)電量消耗非常敏感，而WoM功能可顯著降低其功耗，從而大大延長(zhǎng)運(yùn)行周期。無(wú)論是使用電池等有限電源，還是采用持續(xù)供電方式，相關(guān)系統(tǒng)都能以超低功耗水平運(yùn)行。對(duì)于前者，其充電周期將大幅延長(zhǎng)，而對(duì)于后一種供電方式，此功能則有助于實(shí)現(xiàn)兼具多種創(chuàng)新功能、運(yùn)行在邊緣、且不需要遠(yuǎn)程中央處理系統(tǒng)的差異化系統(tǒng)。

WoM的應(yīng)用場(chǎng)景

門禁（如可視門鈴、生物特征識(shí)別）、公共安全與防護(hù)（如執(zhí)法記錄儀）及安保（如監(jiān)控?cái)z像頭）等領(lǐng)域使用的視覺(jué)系統(tǒng)都可以利用WoM功能。

例如，可視門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(shù)為1時(shí)小于20W）。對(duì)于前一種情況，目前的行業(yè)趨勢(shì)要求充電周期達(dá)到180天，最終目標(biāo)是達(dá)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(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)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(shù)情況下，只有當(dāng)某個(gè)人走到門口時(shí)，這種處理才有意義。借助WoM模式，可視門鈴大部分時(shí)候處于預(yù)檢測(cè)狀態(tài)，系統(tǒng)以超低功耗運(yùn)行，只有檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，才進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

智能門鈴的預(yù)檢測(cè)與運(yùn)動(dòng)喚醒

WoM功能對(duì)于監(jiān)控?cái)z像頭這樣的非電池供電應(yīng)用也大有裨益。在WoM模式下，預(yù)檢測(cè)狀態(tài)所采用的主導(dǎo)運(yùn)行方式大幅降低了數(shù)據(jù)帶寬的使用量，同時(shí)不會(huì)導(dǎo)致丟失場(chǎng)景信息。這進(jìn)而又降低了存儲(chǔ)和散熱要求，減小了視覺(jué)系統(tǒng)的總擁有成本。

上述WOM功能的基本應(yīng)用有很多好處，但我們還需要考慮如何針對(duì)特定運(yùn)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(tǒng)僅僅因?yàn)轱L(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(qū)(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(yīng)用于多個(gè)非相鄰感興趣區(qū)。這一特性經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，可大幅降低功耗，顯著提升視覺(jué)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介：

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

Ganesh Narayanaswamy 負(fù)責(zé)安森美工業(yè)與消費(fèi)應(yīng)用感知部門(ICSD)的圖像傳感器產(chǎn)品線和業(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(qū)的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。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。