端點(diǎn)人工智能給嵌入式視覺(jué)應(yīng)用帶來(lái)革命性創(chuàng)新

時(shí)間:2022-07-12

來(lái)源:Karol Saja

導(dǎo)語(yǔ):端點(diǎn)人工智能是人工智能的新前沿,它將人工智能的能力下沉到邊緣設(shè)備。 它帶來(lái)一種革新的數(shù)據(jù)管理方式:在本地搜集相關(guān)數(shù)據(jù)并在本地做出決策。

  它將以往僅僅用于計(jì)算數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備升級(jí)為集成人工智能的智能設(shè)備,從而增加設(shè)備實(shí)時(shí)決策的能力。 總而言之就是使基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能決策在物理上更接近數(shù)據(jù)源本身。因此,嵌入式視覺(jué)下沉到端點(diǎn)設(shè)備,就不再僅僅是將圖像或視頻分解成像素,而是理解像素,理解它們的含義,并在發(fā)生特定事件時(shí)做出明智決策。

  什么是嵌入式視覺(jué)?

  嵌入式計(jì)算機(jī)視覺(jué)給機(jī)器賦予視覺(jué)使它們能夠在機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法的支持下更好的了解環(huán)境。很多行業(yè)中都有依賴(lài)于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用,它已經(jīng)是黑科技中不可或缺的一員。準(zhǔn)確地說(shuō),計(jì)算機(jī)視覺(jué)是人工智能 (AI) 領(lǐng)域的一部分,它使機(jī)器能夠從數(shù)字多媒體信息源中提取有意義的信息,并據(jù)此采取行動(dòng)或提出決策建議。計(jì)算機(jī)視覺(jué)類(lèi)似于人類(lèi)視覺(jué),但兩者之間仍存在一些差異。人類(lèi)視覺(jué)的背后,是對(duì)所看到的各種不同東西都有理解的能力。而計(jì)算機(jī)視覺(jué)只能識(shí)別它已經(jīng)被訓(xùn)練過(guò)的內(nèi)容,同時(shí)還有一定的錯(cuò)誤率。另外一方面,嵌入式視覺(jué)通過(guò)訓(xùn)練能讓設(shè)備在最短的時(shí)間內(nèi)做出對(duì)特定對(duì)象的識(shí)別,從而能更加高效地對(duì)海量圖像進(jìn)行分析。在這一方面,機(jī)器視覺(jué)優(yōu)于人類(lèi)視覺(jué)。

  嵌入式視覺(jué)廣泛應(yīng)用于消費(fèi)和工業(yè)領(lǐng)域的智能終端,為設(shè)備提升附加值。簡(jiǎn)單舉幾個(gè)例子:分析生產(chǎn)線上的產(chǎn)品質(zhì)量、統(tǒng)計(jì)人群中的人數(shù)、識(shí)別物體、分析特定區(qū)域的內(nèi)容等。

  在端點(diǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)嵌入式視覺(jué)應(yīng)用時(shí),設(shè)備的算力會(huì)是面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。但集中處理的話(huà),從傳感設(shè)備傳輸?shù)皆贫巳シ治龅臄?shù)據(jù)量可能非常大,并且超過(guò)網(wǎng)絡(luò)帶寬。 例如,以 30 FPS(每秒幀數(shù))運(yùn)行的 1920 x 1080 攝像機(jī)可能會(huì)產(chǎn)生大約 190 MB/S 的數(shù)據(jù)。 除了隱私問(wèn)題之外,數(shù)據(jù)從邊緣到云,再?gòu)脑频蕉它c(diǎn)的往返勢(shì)必會(huì)帶來(lái)延遲。 這些限制都不利于實(shí)時(shí)應(yīng)用。

  物聯(lián)網(wǎng)安全也是市場(chǎng)要采用和發(fā)展嵌入式視覺(jué)需要考慮的一個(gè)問(wèn)題。使用智能視覺(jué)設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵隱憂(yōu)是敏感圖像和視頻是否有被不當(dāng)使用的可能性。 未經(jīng)授權(quán)訪問(wèn)攝像頭不僅侵犯隱私,而且可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的后果。

  端點(diǎn)設(shè)備上的人工智能視覺(jué)

  Endpoint AI可以理解捕獲的圖像

  Endpoint AI使用機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)來(lái)按照被訓(xùn)練的模式去匹配和識(shí)別

  為了獲得最佳性能, AI算法在終端設(shè)備上運(yùn)行,而無(wú)需將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫恕?shù)據(jù)由圖像識(shí)別設(shè)備捕獲,然后在同一設(shè)備中進(jìn)行處理和分析。

  端點(diǎn)設(shè)備的功耗限制仍然存在,微控制器或微處理器需要更高的效率來(lái)處理AI算法所需的大量乘累加(MAC)運(yùn)算。

  人工智能視覺(jué)的部署

  現(xiàn)實(shí)世界中有無(wú)數(shù)AI視覺(jué)應(yīng)用的使用場(chǎng)景。下面是一些例子,Renesas可以提供全面的MCU和MPU解決方案,包括必要的軟件和工具,以實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)發(fā)。

  智能門(mén)禁:

  語(yǔ)音和人臉識(shí)別給安全門(mén)禁系統(tǒng)帶來(lái)更多使用價(jià)值。然而實(shí)時(shí)識(shí)別,要求嵌入式系統(tǒng)具有非常高的算力和片上硬件加速。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),Renesas提供的MCU或MPU具有高算力,還集成了許多支持人臉和語(yǔ)音識(shí)別至關(guān)重要的功能,如內(nèi)置H.265硬件解碼、2D/3D圖形加速以及內(nèi)部和外部存儲(chǔ)器上的ECC,以消除軟錯(cuò)誤并實(shí)現(xiàn)高速視頻處理。

  工業(yè)控制:

  嵌入式視覺(jué)可以應(yīng)用到包括安全操作、自動(dòng)化、產(chǎn)品分類(lèi)等多個(gè)場(chǎng)景。人工智能可以在生產(chǎn)過(guò)程中幫助執(zhí)行多項(xiàng)操作,如包裝和分發(fā),確保生產(chǎn)過(guò)程中所有階段的質(zhì)量和安全。

  交通運(yùn)輸:

  計(jì)算機(jī)視覺(jué)也能改善交通運(yùn)輸服務(wù)。以自動(dòng)駕駛為例,使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)對(duì)道路上的物體進(jìn)行檢測(cè)和分類(lèi)。它還可用于創(chuàng)建3D地圖和估算運(yùn)動(dòng)軌跡。自動(dòng)駕駛汽車(chē)使用攝像頭和傳感器收集環(huán)境信息,然后通過(guò)模式識(shí)別、特征提取和對(duì)象跟蹤等視覺(jué)技術(shù)來(lái)解析數(shù)據(jù),并做出最合適的響應(yīng)。

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