NUS開發(fā)可永久運(yùn)行微型視覺處理芯片

新加坡國立大學(xué)(NUS)研究團(tuán)隊(duì)已開發(fā)出名為「EQSCALE」的微型視覺處理芯片。此芯片能以極低功耗從視訊中捕捉視覺細(xì)節(jié)，功耗比同類最佳芯片低20倍，因此能將智能視覺系統(tǒng)的體積縮小到毫米級，能借毫米級太陽能電池連續(xù)供電，毋須更換電池，可用于安全監(jiān)視、建筑能源管理等廣泛物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用。

據(jù)報(bào)導(dǎo)，在NUS工程學(xué)院電子暨計(jì)算機(jī)工程系副教授Massimo Alioto領(lǐng)導(dǎo)下，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)將近可永久使用的毫米級智能監(jiān)視器的重要一步。它還將為IoT應(yīng)用鋪平道路，如機(jī)場和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中無處不在的安全監(jiān)視、建筑能源管理、工作場所安全和老年護(hù)理。

視訊特征擷取芯片是用來擷取智能監(jiān)視器拍攝的視覺細(xì)節(jié)，并將其轉(zhuǎn)化為令人感興趣的點(diǎn)和邊緣以供進(jìn)一步分析。視訊特征擷取是任何計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的基礎(chǔ)，可自動檢測、分類和追蹤視覺場景中的物體。

但它需在每幀中連續(xù)進(jìn)行，因此會界定出智能視覺系統(tǒng)的最小功率，乃至于最小的系統(tǒng)尺寸。之前用于擷取特征的先進(jìn)芯片的功耗介于幾毫瓦到幾百毫瓦，分別是智能手表和智能型手機(jī)的平均功耗。

為實(shí)現(xiàn)接近永久的運(yùn)行，這種裝置雖能由太陽能電池供電，但需要厘米級或更大尺寸的太陽能電池，因此對其小型化構(gòu)成根本限制。若要將其縮小到毫米級，就須將功耗降到小于1毫瓦。

Alioto表示，IoT應(yīng)用須使用大規(guī)模的分布式傳感器，然因高功耗及尺寸限制，使用壽命長的視覺電子系統(tǒng)目前不適用于IoT應(yīng)用。但EQSCALE芯片已克服這些挑戰(zhàn)，并已證明無處不在、永遠(yuǎn)在線的智能監(jiān)視器的可行性。

NUS工程團(tuán)隊(duì)的EQSCALE芯片可在0.2毫瓦的功率下進(jìn)行連續(xù)的特征擷取，功耗比現(xiàn)有技術(shù)低20倍。這意味著智能視覺系統(tǒng)小型化的重大進(jìn)步。這種新型特征擷取器的每側(cè)都小于1毫米，且能透過僅幾毫米大小的太陽能電池連續(xù)供電。

據(jù)Alioto解釋，此技術(shù)突破是透過能量∕質(zhì)量調(diào)整(energy-quality scaling)的概念來實(shí)現(xiàn)，在所消耗能量和擷取的特征質(zhì)量間做調(diào)整，模擬人類觀察視覺場景時(shí)專注度的動態(tài)變化，并根據(jù)手頭任務(wù)以不同的細(xì)節(jié)和質(zhì)量處理視覺場景。就算因目標(biāo)質(zhì)量下降而遺漏大量興趣點(diǎn)也能正確辨識對象。

EQSCALE芯片是邁向未來可永久運(yùn)行的毫米級視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵一步。NUS研究團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)一種小型化計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括配備此芯片的智能監(jiān)視器，以及用于理解視覺場景的機(jī)器學(xué)習(xí)引擎。最終目標(biāo)是為大范圍和無處不在的視覺監(jiān)控，提供大規(guī)模分布式視覺系統(tǒng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)的監(jiān)視器概念。