對數成像和節點分析組合

 

使用節點分析和對數成像器可改進物聯網(IoT)zhongdeshipinfenxiyingyong。shipinfenxiyingyongshituliyongrichangshijiezhongfengfudexinxiziyuan，chuyujigeyuanyinkaoliang。baokuorichangjiankongderenlianshibie
，dandabufenyuanyinjizhongzaiyucefenxihexingweifenxishang。zhexieyingyongzhongshoujidaodexinxiketongguoyunjisuanjinxinggenggaoduandeguangfanchuli。raner，shenduchuliyouqijuxianxing，bingqiekeyitongguowangzuhezhongzengjiajiedianfenxiheduishuchengxiangqizaihenduofangmianjiayigaijin。

 

通過往組合中增加節點分析，減輕與雲之間的通信，可以改進數據分析。雲計算的帶寬需求比節點分析應用多出兩個（如果不是三個）數量級。因此
，節點分析的計算能力要求更低
，並可減少延遲。人口稠密的市場、交(jiao)通(tong)混(hun)亂(luan)的(de)地(di)區(qu)以(yi)及(ji)城(cheng)市(shi)停(ting)車(che)場(chang)都(dou)是(shi)一(yi)些(xie)環(huan)境(jing)錯(cuo)綜(zong)複(fu)雜(za)的(de)地(di)方(fang)，可(ke)使(shi)用(yong)節(jie)點(dian)分(fen)析(xi)進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)，以(yi)進(jin)行(xing)預(yu)測(ce)和(he)行(xing)為(wei)分(fen)析(xi)。在(zai)雲(yun)中(zhong)對(dui)這(zhe)些(xie)環(huan)境(jing)進(jin)行(xing)高(gao)級(ji)處(chu)理(li)有(you)助(zhu)於(yu)製(zhi)定(ding)業(ye)務(wu)策(ce)略(lve)，疏(shu)導(dao)交(jiao)通(tong)流(liu)量(liang)
，並(bing)可(ke)提(ti)高(gao)政(zheng)府(fu)管(guan)理(li)的(de)停(ting)車(che)場(chang)的(de)效(xiao)率(lv)。然(ran)而(er)
，在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)節(jie)點(dian)處(chu)采(cai)用(yong)低(di)端(duan)軟(ruan)件(jian)，而(er)不(bu)是(shi)執(zhi)行(xing)雲(yun)分(fen)析(xi)，可(ke)改(gai)進(jin)這(zhe)些(xie)場(chang)景(jing)的(de)延(yan)遲(chi)
、帶寬、安全和功耗。

 

除chu了le節jie點dian處chu實shi現xian智zhi能neng化hua
，往wang組zu合he中zhong增zeng加jia對dui數shu成cheng像xiang器qi對dui於yu傳chuan統tong成cheng像xiang器qi不bu符fu合he要yao求qiu的de領ling域yu也ye具ju有you優you勢shi
，從cong而er增zeng強qiang係xi統tong功gong能neng。除chu了le減jian少shao對dui亮liang度du變bian化hua的de依yi賴lai性xing
，對dui數shu成cheng像xiang器qi還hai提ti供gong更geng高gao的de圖tu像xiang處chu理li動dong態tai範fan圍wei。例li如ru：在陰影、反光、光guang線xian突tu變bian以yi及ji高gao對dui比bi度du場chang景jing中zhong，對dui數shu成cheng像xiang器qi的de表biao現xian都dou優you於yu傳chuan統tong成cheng像xiang器qi。在zai視shi頻pin應ying用yong中zhong
，這zhe些xie問wen題ti的de解jie決jue有you利li於yu數shu據ju捕bu捉zhuo
，從cong而er加jia強qiang節jie點dian的de分fen析xi能neng力li。通tong過guo提ti高gao數shu據ju捕bu捉zhuo能neng力li，整zheng個ge視shi頻pin分fen析xi應ying用yong都dou可ke得de到dao顯xian著zhu改gai進jin。

 

節點分析技術和對數成像器實現的改進有助於解決物聯網中的視頻分析應用問題。安全、決策製定延遲、數(shu)據(ju)帶(dai)寬(kuan)和(he)計(ji)算(suan)能(neng)力(li)是(shi)物(wu)聯(lian)網(wang)應(ying)用(yong)中(zhong)常(chang)見(jian)的(de)一(yi)些(xie)工(gong)程(cheng)難(nan)題(ti)。通(tong)過(guo)減(jian)少(shao)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)可(ke)大(da)大(da)減(jian)少(shao)這(zhe)些(xie)工(gong)程(cheng)問(wen)題(ti)
，而(er)這(zhe)也(ye)是(shi)節(jie)點(dian)分(fen)析(xi)對(dui)物(wu)聯(lian)網(wang)應(ying)用(yong)具(ju)有(you)吸(xi)引(yin)力(li)的(de)原(yuan)因(yin)。在(zai)視(shi)頻(pin)分(fen)析(xi)應(ying)用(yong)中(zhong)，有(you)限(xian)的(de)對(dui)比(bi)度(du)和(he)亮(liang)度(du)依(yi)賴(lai)性(xing)是(shi)需(xu)要(yao)共(gong)同(tong)解(jie)決(jue)的(de)難(nan)題(ti)。對(dui)數(shu)成(cheng)像(xiang)器(qi)是(shi)視(shi)頻(pin)分(fen)析(xi)應(ying)用(yong)的(de)關(guan)鍵(jian)，幾(ji)乎(hu)可(ke)以(yi)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)難(nan)題(ti)。總(zong)的(de)來(lai)說(shuo)，使(shi)用(yong)節(jie)點(dian)分(fen)析(xi)技(ji)術(shu)和(he)對(dui)數(shu)成(cheng)像(xiang)器(qi)可(ke)增(zeng)強(qiang)物(wu)聯(lian)網(wang)中(zhong)的(de)視(shi)頻(pin)分(fen)析(xi)應(ying)用(yong)。

 

智能邊緣

 

通(tong)過(guo)處(chu)理(li)基(ji)於(yu)預(yu)期(qi)視(shi)覺(jiao)事(shi)件(jian)的(de)數(shu)據(ju)
，可(ke)迅(xun)速(su)地(di)將(jiang)測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)轉(zhuan)換(huan)為(wei)適(shi)當(dang)的(de)動(dong)作(zuo)

，不(bu)必(bi)向(xiang)雲(yun)服(fu)務(wu)器(qi)傳(chuan)輸(shu)任(ren)何(he)數(shu)據(ju)，或(huo)傳(chuan)輸(shu)少(shao)量(liang)數(shu)據(ju)。對(dui)視(shi)頻(pin)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)快(kuai)速(su)分(fen)析(xi)
，而(er)不(bu)是(shi)將(jiang)其(qi)傳(chuan)至(zhi)雲(yun)，可(ke)在(zai)本(ben)地(di)做(zuo)出(chu)決(jue)策(ce)
，從(cong)而(er)改(gai)進(jin)係(xi)統(tong)的(de)延(yan)遲(chi)性(xing)。通(tong)過(guo)減(jian)少(shao)傳(chuan)輸(shu)具(ju)有(you)攔(lan)截(jie)風(feng)險(xian)的(de)數(shu)據(ju)
，不(bu)僅(jin)能(neng)夠(gou)明(ming)顯(xian)減(jian)少(shao)決(jue)策(ce)延(yan)遲(chi)
，而(er)且(qie)安(an)全(quan)性(xing)也(ye)得(de)以(yi)提(ti)高(gao)。

 

zhiyouzuiyoujiazhidexinxixuyaochuanshuzhijiedianzhiwaideyunzhong，yijinxingyucehuoxingweichuli。jingguoyouhuadeshujuhuafenkechongfenfahuiyunjiazhi
，yinweitongchangbuxuyaoquandaikuandeshipinfenxizhen。zaigudinganzhuangdeshexiangjishang
，zhenyuzhenzhijiandedabufenkeshishujuweijingtaishuju
，bingkezaijiedianjinxinglvbochuli。bianyuanjiedianshipinfenxiketigongduozhonglvbojiedulaiqufengezhongyuqideduixiangleixing：汽車
、卡車、自行車、人ren類lei和he動dong物wu等deng。這zhe種zhong抽chou取qu操cao作zuo減jian少shao了le雲yun服fu務wu器qi上shang所suo需xu的de數shu據ju帶dai寬kuan和he相xiang關guan的de計ji算suan能neng力li，而er如ru果guo要yao分fen析xi下xia遊you發fa送song的de全quan幀zhen速su率lv視shi頻pin數shu據ju，則ze會hui占zhan用yong大da量liang的de數shu據ju帶dai寬kuan和he計ji算suan能neng力li。與yu雲yun計ji算suan應ying用yong相xiang比bi，這zhe種zhong帶dai寬kuan的de減jian少shao可ke實shi現xian兩liang個ge或huo三san個ge數shu量liang級ji的de改gai進jin，而er這zhe是shi節jie點dian分fen析xi技ji術shu實shi現xian的de一yi個ge關guan鍵jian性xing能neng改gai進jin。

 

對數成像

 

通(tong)過(guo)替(ti)換(huan)為(wei)對(dui)數(shu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)可(ke)解(jie)決(jue)與(yu)傳(chuan)統(tong)成(cheng)像(xiang)器(qi)相(xiang)關(guan)的(de)常(chang)見(jian)問(wen)題(ti)
，從(cong)而(er)進(jin)一(yi)步(bu)改(gai)進(jin)視(shi)頻(pin)分(fen)析(xi)應(ying)用(yong)。大(da)多(duo)數(shu)傳(chuan)統(tong)成(cheng)像(xiang)器(qi)都(dou)是(shi)線(xian)性(xing)成(cheng)像(xiang)器(qi)

，其(qi)使(shi)用(yong)像(xiang)素(su)生(sheng)成(cheng)的(de)電(dian)壓(ya)作(zuo)為(wei)光(guang)的(de)線(xian)性(xing)函(han)數(shu)，而(er)此(ci)類(lei)像(xiang)素(su)則(ze)會(hui)導(dao)致(zhi)有(you)限(xian)的(de)對(dui)比(bi)度(du)。線(xian)性(xing)成(cheng)像(xiang)器(qi)還(hai)利(li)用(yong)統(tong)一(yi)的(de)曝(pu)光(guang)相(xiang)位(wei)
，限(xian)製(zhi)了(le)其(qi)相(xiang)對(dui)於(yu)幀(zhen)速(su)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)像(xiang)素(su)曝(pu)光(guang)時(shi)間(jian)的(de)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)。最(zui)後(hou)
，傳(chuan)統(tong)成(cheng)像(xiang)器(qi)的(de)對(dui)比(bi)度(du)取(qu)決(jue)於(yu)亮(liang)度(du)，從(cong)而(er)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)反(fan)光(guang)相(xiang)關(guan)的(de)對(dui)比(bi)度(du)問(wen)題(ti)。通(tong)過(guo)替(ti)換(huan)成(cheng)對(dui)數(shu)成(cheng)像(xiang)器(qi)可(ke)消(xiao)除(chu)這(zhe)些(xie)常(chang)見(jian)的(de)問(wen)題(ti)，對(dui)數(shu)成(cheng)像(xiang)器(qi)使(shi)用(yong)像(xiang)素(su)生(sheng)成(cheng)的(de)電(dian)壓(ya)作(zuo)為(wei)光(guang)的(de)對(dui)數(shu)函(han)數(shu)。傳(chuan)統(tong)成(cheng)像(xiang)器(qi)與(yu)對(dui)數(shu)成(cheng)像(xiang)器(qi)之(zhi)間(jian)的(de)區(qu)別(bie)請(qing)參(can)見(jian)圖(tu)1
、2和3。

 

圖1. 傳統的圖像曝光。

 

圖2. ADIS17002對數圖像曝光。

 

圖3. 使用內置邊緣檢測技術的ADIS17002對數圖像曝光。

 

一yi些xie傳chuan統tong的de成cheng像xiang器qi在zai努nu力li解jie決jue阻zu礙ai用yong戶hu全quan麵mian捕bu捉zhuo其qi目mu標biao環huan境jing數shu據ju的de對dui比bi度du相xiang關guan問wen題ti。這zhe些xie對dui比bi度du問wen題ti源yuan於yu每mei個ge像xiang素su中zhong生sheng成cheng電dian壓ya的de線xian性xing特te性xing。線xian性xing成cheng像xiang像xiang素su中zhong生sheng成cheng的de電dian壓ya與yu照zhao射she的de光guang子zi數shu成cheng正zheng比bi；因(yin)此(ci)，與(yu)對(dui)數(shu)成(cheng)像(xiang)相(xiang)比(bi)，其(qi)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)是(shi)有(you)限(xian)的(de)。降(jiang)低(di)與(yu)這(zhe)些(xie)線(xian)性(xing)成(cheng)像(xiang)器(qi)相(xiang)關(guan)的(de)對(dui)比(bi)度(du)就(jiu)意(yi)味(wei)著(zhe)縮(suo)小(xiao)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)。對(dui)比(bi)度(du)降(jiang)低(di)會(hui)對(dui)物(wu)聯(lian)網(wang)應(ying)用(yong)中(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)節(jie)點(dian)的(de)分(fen)析(xi)產(chan)生(sheng)不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)，最(zui)終(zhong)影(ying)響(xiang)係(xi)統(tong)的(de)整(zheng)體(ti)性(xing)能(neng)。對(dui)數(shu)成(cheng)像(xiang)器(qi)提(ti)供(gong)更(geng)廣(guang)泛(fan)的(de)亮(liang)度(du)級(ji)範(fan)圍(wei)，從(cong)而(er)增(zeng)加(jia)因(yin)對(dui)數(shu)生(sheng)成(cheng)的(de)像(xiang)素(su)電(dian)壓(ya)產(chan)生(sheng)的(de)對(dui)比(bi)度(du)。然(ran)而(er)，對(dui)比(bi)度(du)的(de)增(zeng)加(jia)導(dao)致(zhi)更(geng)高(gao)的(de)感(gan)光(guang)性(xing)
，這(zhe)在(zai)有(you)些(xie)應(ying)用(yong)中(zhong)可(ke)能(neng)並(bing)不(bu)是(shi)期(qi)望(wang)的(de)效(xiao)果(guo)。或(huo)者(zhe)，感(gan)光(guang)性(xing) 的提高也可能是一種優勢，具體取決於應用。

 

陽光充足或明亮環境下產生的反光可能會進一步阻礙使用傳統成像器進行視頻捕捉。例如：當dang擋dang風feng玻bo璃li上shang存cun在zai反fan光guang時shi，汽qi車che內nei部bu的de人ren臉lian識shi別bie就jiu會hui變bian得de益yi發fa困kun難nan。這zhe種zhong視shi頻pin捕bu捉zhuo障zhang礙ai會hui將jiang錯cuo誤wu引yin入ru係xi統tong或huo丟diu失shi重zhong要yao數shu據ju，從cong而er對dui視shi頻pin分fen析xi產chan生sheng不bu利li影ying響xiang。由you於yu線xian性xing成cheng像xiang器qi像xiang素su之zhi間jian的de對dui比bi度du取qu決jue於yu亮liang度du，所suo以yi會hui產chan生sheng反fan光guang；因此，線性成像器的反光更加突出。這種對亮度的依賴性見等式1。另ling外wai，對dui數shu成cheng像xiang器qi的de對dui比bi度du則ze由you於yu其qi本ben身shen的de對dui數shu特te性xing而er與yu亮liang度du無wu關guan，從cong而er有you助zhu於yu減jian少shao反fan光guang或huo光guang線xian的de突tu變bian。對dui數shu成cheng像xiang器qi與yu亮liang度du無wu關guan的de特te性xing見jian等deng式shi2。

 

 

 

超越單個組件的研發

 

為了提供平台級解決方案，ADI公司開始超越單個組件的研發

；這些解決方案可幫助客戶快速部署經過驗證的智能解決方案，以更低的係統成本實現更高的性能。智能應用始於準確可靠的數據
，通過ADI先進的檢測和測量功能可獲得此類數據。此外，ADI還與客戶合作，共同開發能夠解決所有問題的獨特係統級解決方案。ADIS1700x是其中一種解決方案，它能夠實現四分之一的視頻圖形陣列(QVGA)成像分析。

 

圖4. 功能框圖。

 

ADIS1700x是一個小尺寸且具有對數敏感性的QVGA分析成像器模塊
，具有能夠優化視頻性能的數字信號處理功能。除了用於圖像穩定
、傾斜和衝擊檢測的加速度計，該模塊還采用低功耗Blackfin處理器進行節點分析。此外，它還采用內置邊緣檢測技術跟蹤和計算對象運動。與傳統成像器不同的是
，對數成像器的每個14 μm × 14 μm像素都具有一個獨一無二的曝光相位。針對室外操作的保形塗層使其非常適用於大規模部署，從而可創建新興智能城市和建築應用。ADIS17001 配備110°視場(FOV)鏡頭，而ADIS17002則配備67°FOV鏡頭。這兩個選項適用於各種目標應用
，包括停車場監控、停車違章執法、車流長度檢測和工業分析。

 

圖5. ADIS17002：對角方向（左）
、電路板鏡頭側俯視（中）和背側（右）。

 

總的來說，使用節點分析技術和對數成像器可顯著改進物聯網領域的視頻應用
，這也是ADI公司與ADIS1700x模mo塊kuai產chan品pin一yi起qi推tui出chu的de方fang法fa。節jie點dian分fen析xi而er不bu是shi雲yun計ji算suan有you利li於yu物wu聯lian網wang應ying用yong的de發fa展zhan。對dui數shu成cheng像xiang器qi具ju有you其qi競jing爭zheng產chan品pin無wu法fa匹pi敵di的de優you勢shi
，可ke更geng進jin一yi步bu改gai進jin物wu聯lian網wang應ying用yong。總zong之zhi，物wu聯lian網wang領ling域yu的de視shi頻pin分fen析xi應ying用yong與yu節jie點dian分fen析xi技ji術shu和he對dui數shu成cheng像xiang器qi相xiang結jie合he，共gong同tong構gou成cheng一yi個ge魯lu棒bang的de係xi統tong級ji解jie決jue方fang案an。

 

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