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智慧拍攝相機平台實現超低功耗事件觸發成像
[作者 安森美半導體]   2021年06月01日 星期二 瀏覽人次: [1448]

物聯網正結合人工智慧(AI),向超自動化進化發展。安森美半導體的RSL10智慧拍攝相機平台體現了這概念,為邊緣提供基於視覺的AI以實現物體自動識別和場景變化等功能。RSL10智慧拍攝相機平台設計用於支持電池供電的智慧成像應用,可便攜,超低功耗,能在相關事件觸發時捕獲影像,並為智慧影像監控解決方案提供邊緣到雲端的聯接,適用於資產管理、智慧建築、工業自動化、智慧農業等領域。



圖一 : RSL10智慧拍攝相機平台
圖一 : RSL10智慧拍攝相機平台

關鍵特色

1.事件觸發成像

在任何基於視覺的解決方案中,大部分時間裏,相機輸出不會直接帶來有用的資訊,而持續分析這些影像則會極大地消耗處理能力、網路頻寬和功耗。我們加入加速感測器、運動感測器、低功耗溫濕度感測器,允許用戶設置單個或多個感測器的觸發條件,並僅在事件觸發時捕獲影像,從而顯著降低系統的總功耗。


2.超低功耗

該平台所採用的元件基本上都具有超低功耗的特性,如低功耗藍牙(BLE)系統單晶片(SOC)RSL10,單幀3 mW的ARX3A0影像感測器,經優化的電池管理回路,SunplusIT IoT 攝影機影像訊號處理器(ISP),從而使電池使用壽命超過一年。


RSL10是該平台的關鍵,它是產業中具有最低功耗同時支持藍牙5.0的多協議無線電SoC,支援低功耗藍牙和多個2.4 GHz專有協議,提供先進的無線功能,實現業界最低功耗(深度睡眠模式為62.5 nW,接收模式為7 mW)。RSL10獲EEMBC ULPMark高評分(1090 ULPMark CP@3 V; 126歐姆 @ 2.1 V),尺寸精巧,電源電壓範圍1.1至3.3 V,採用精密的雙核架構,擁有384 K flash記憶體,支援類比、數位雙介面,相容各種感測器協議,整合AES128加密特性以保護數據安全,支援線上韌體更新(FOTA)。


RSL10具有多種封裝形式,已在汽車、醫療等高要求的應用中得到了很好的應用。在RSL10智慧拍攝相機平台中,使用的是RSL10系統級封裝(SIP)。RSL10 SIP把完整的天線方案、電源管理、濾波以及其他無源元件整合到一個6 x 8 x 1.46 mm的微型封裝中,且通過了美國、歐洲、日本等多國認證體系,無需額外RF設計,即插即用,易於設計導入到任何智慧無線互聯應用中。



圖二 : RSL10內部架構
圖二 : RSL10內部架構

3.卓越的影像感知

該平台採用的ARX3A0是1/10英寸黑白影像感測器,非常適合基於機器視覺的應用,能以360幀/秒的速度實現全局快門性能,大大減少影像中的運動模糊,近紅外技術則提供出色的微光特性,且精巧外形(55 x 65 mm)非常適合對空間有要求的成像應用。


4.邊緣到雲端的聯接

除了硬體套件,安森美半導體還為該平台提供行動端App,能通過BLE進行聯接通訊,並為相機提供邊緣到雲端的聯接。該平台採用亞馬遜雲人工智慧(AI)引擎進行影像識別。


可選擇由USB供電或電池供電

在RSL10智慧拍攝相機平台中,影像感測器和影像處理器被設置在不同的供電軌上,以提高系統的整體性能。RSL10能在不需要時關閉成像系統,在需要時觸發以喚醒成像系統。



圖三 : RSL10智慧拍攝相機平台架構圖
圖三 : RSL10智慧拍攝相機平台架構圖

如何工作?

用戶使用APP設置感測器觸發條件,在觸發前,影像感測器和影像處理器保持斷電以降低功耗,觸發後,影像感測器和影像處理器會捕獲影像,然後通過BLE將影像傳送到手機上,行動端的程式充當攝影機網關,用戶可在APP上查看影像,以作進一步分析,也可發送到雲端,進行影像識別。APP可在Android和iOS應用程式商店下載。


該系統還可被設置為工業物聯網網關,網關可對攝影機進行入網設備管理,還可將採集到的影像發送到雲端進行分析,用戶可通過行動應用端控制攝影機,也可通過雲端和網關遠程控制攝影機。


電池性能

電池壽命主要取決於相機的使用情況。我們採用了1700 mA鋰電池進行測試。如圖所示,X軸代表相機一天中拍攝的圖片數,Y軸代表以天為單位的電池使用壽命,紅色線表示各情況下的平均電流消耗。如果RSL10智慧拍攝相機平台在一天中拍攝約100張圖片,那麼1700 mA的電池可支援它使用一整年;如果每天只拍攝1張圖片,那麼該平台可在不使用外部電源的情況下使用近3年。



圖四 : 電池使用壽命測試
圖四 : 電池使用壽命測試

使用範例

RSL10智慧拍攝相機平台外形精巧,功耗超低,具有出色的成像性能、BLE聯接功能及環境感知能力,適用於對電池使用壽命、便攜性和探測空間有高要求的各種應用,包括但不限於:


1.車艙內監控:


家長可用手機監控後座孩子的健康狀況。無需進行持續監控,而是在需要時或進行週期性地監控,如孩子從睡夢中醒來時。攝影機可方便地放置在後座上,無需額外的電源線或顯示系統


2.安全帽攝影機:


可監控工廠工人安全。根據事件條件自動記錄感測器的數據,在工人摔倒時發出警報


3.空貨架檢測:


小型攝影機可安裝在貨架通道上,用於缺貨檢測,並定期發送圖片到網上或雲端,店員則會定時收到進貨通知


4.自動抄表:


在某種情況下,對舊表的改造會帶來許多額外的成本。採用RSL10智慧拍攝相機改裝現有儀錶,則可用來讀取數據並上傳


5.購物車掃描:


幫助商店在結帳時進行庫存管理,同時確保購物車上的所有物品都已記帳


6.溫室監控:


用於根據環境條件監測農作物


總結

RSL10智慧拍攝相機平台使工程師能建構超低功耗、小尺寸、帶事件觸發的機器視覺攝影機,適用於資產管理、智慧建築、工業自動化、智慧農業等領域。該平台彙集了安森美半導體的多項創新,包括提供超低功耗BLE技術的RSL10 SIP,以及基於ARX3A0 CMOS影像感測器的360 幀/秒(fps)黑白成像的成像模組,輔以先進的運動和環境感測器以及電源和電池管理,用於自動捕獲影像並識別其中的物體。


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