利用運動喚醒功能優化視覺系統的功耗
發布時間：2024-11-6 18:21
發布者：eechina
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Optimizing Power Consumption in Vision Systems with Wake on Motion 作者：Ganesh Narayanaswamy，onsemi 產品線管理 
您有沒有想過，智能門鈴如何檢測到有人走到您家門口，又如何通過攝像頭識別重要動作？答案就是圖像傳感器。這些微型傳感器內置在智能門鈴中，始終以全狀態（全分辨率、30fps）運行，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]到此類設備需要 24 小時不間斷運行，您或許想知道，由主流電池來供電的版本或其他版本能夠可靠地工作多長時間？ 安森美 (onsemi) 新推出的圖像傳感器系列 HyperluxTM LP 內置有“運動喚醒”(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。一旦檢測到運動，這些傳感器就會迅速進入更高性能狀態，整個過程所花費的時間比拍攝一張快照還要少。此文中我們將深入探討運動喚醒功能，詳細介紹其優勢以及適合的應用場景。 WOM 的優勢 圖像傳感器的 WoM 功能讓視覺系統可以根據場景中的物體運動來調整工作狀態。在 WoM 模式下，傳感器處于預檢測狀態（低分辨率、低幀率）。當檢測到運動時，圖像傳感器判斷場景中是否確實存在運動物體，并向圖像信號處理器 (ISP)/系統單芯片 (SoC) 發送通知。后者隨即確定檢測到的運動是否與應用場景相關，如果相關，則喚醒整個視覺系統執行預定的操作。此功能用途巨大，因為大多數應用并不需要視覺系統始終以原生模式（全分辨率、最大幀率）運行。在其工作過程中，僅有小部分時間需要采用原生模式。其余時間，傳感器都可以處于預檢測狀態，以便盡可能降低損耗。
檢測到運動后的運動喚醒示例 在預檢測狀態下，Hyperlux LP 圖像傳感器的功耗不到原生模式下功耗的 1/100。視覺系統對電量消耗非常敏感，而 WoM 功能可顯著降低其功耗，從而大大延長運行周期。無論是使用電池等有限電源，還是采用持續供電方式，相關系統都能以超低功耗水平運行。對于前者，其充電周期將大幅延長，而對于后一種供電方式，此功能則有助于實現兼具多種創新功能、運行在邊緣、且不需要遠程中央處理系統的差異化系統。 WOM 的應用場景 門禁（如可視門鈴、生物特征識別）、公共安全與防護（如執法記錄儀）及安保（如監控攝像頭）等領域使用的視覺系統都可以利用 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（功率因數為 1 時小于 20W）。對于前一種情況，目前的行業趨勢要求充電周期達到 180 天，最終目標是達到一年。如果沒有像 WoM 這樣的功能，那么無論場景中是否存在相關運動，系統都將不得不始終以選定的幀率處理全分辨率圖像。但在大多數情況下，只有當某個人走到門口時，這種處理才有意義。借助 WoM 模式，可視門鈴大部分時候處于預檢測狀態，系統以超低功耗運行，只有檢測到運動時，才進入正常工作狀態。
智能門鈴的預檢測與運動喚醒 WoM 功能對于監控攝像頭這樣的非電池供電應用也大有裨益。在 WoM 模式下，預檢測狀態所采用的主導運行方式大幅降低了數據帶寬的使用量，同時不會導致丟失場景信息。這進而又降低了存儲和散熱要求，減小了視覺系統的總擁有成本。 上述 WOM 功能的基本應用有很多好處，但我們還需要考慮如何針對特定運動進行優化。例如，我們肯定不希望圖像傳感器和視覺系統僅僅因為風吹動樹葉或者場景中有鳥兒飛過就被喚醒。讓傳感器始終聚焦于感興趣區 (ROI) 非常關鍵。 安森美的 Hyperlux LP 系列圖像傳感器搭載了 WoM 功能，可靈活地應用于多個非相鄰感興趣區。這一特性經過精心設計，可大幅降低功耗，顯著提升視覺系統在實際應用中的價值。 |
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