新型低功耗視覺處理晶元：適合超小智能視覺系統和物聯網應用！
導讀
近日，新加坡國立大學（NUS）的研究團隊開發出一種新型晶元「EQSCALE」，它能以極低的功耗，從視頻幀中捕捉視覺細節，比現有最佳的晶元功耗低20倍，電池電量消耗也降低了20倍，並可將智能視覺系統的尺寸縮小至毫米範圍。
背景
視覺特徵提取是任何計算機視覺系統的基礎，它常用於自動檢測、分類和追蹤視覺場景中的物體。視頻特徵提取器則是通過智能攝像頭捕捉視覺細節，並將它們轉變為小很多的興趣點和邊的集合，以便未來進一步分析。視頻特徵提取器需要連續地處理每一幀，從而定義出智能視覺系統的最小功率，並使系統尺寸最小化。
之前，用於特徵提取的最尖端晶元的功耗範圍是毫瓦到幾百毫瓦，分別是智能手錶和智能手機的平均功耗。為了保持長久操作，設備需要通過太陽能電池或者自然空間中的光線供電。
（圖片來源：AMOLF）
然而，這種設備需要的太陽能電池尺寸是厘米級或者更大的，因此成為這種視覺系統小型化的關鍵限制性因素。如要要將系統裁剪到毫米級，那麼就需要使得功耗遠低於1毫瓦。
創新
近日，新加坡國立大學（NUS）的研究團隊開發出一種新型晶元「EQSCALE」，它能以極低的功耗，從視頻幀中捕捉視覺細節。這種視頻特徵提取器比最佳的現有晶元的功耗低20倍，因此消耗的電池電量也減少了20倍，並可將智能視覺系統的尺寸縮小至毫米範圍。例如，它可以持續地利用毫米級的太陽能電池供電，而無需更換電池。
（圖片來源：NUS）
NUS 工學院電氣與計算機工程系副教授 Massimo Alioto 領導的團隊展開了這項科研探索。
技術
NUS工程團隊的晶元：EQSCALE，能夠以0.2毫瓦的功率持續進行特徵提取，它比現有技術的功耗低20倍。它將轉變為智能視覺系統小型化方面的主要進展。這種新型特徵提取器每一側都小於一毫米，並可以通過尺寸只有幾毫米的太陽能電池供電。
Alioto 副教授解釋道：「這項技術突破是通過能量品質按比例調整實現的，它在能耗和提取特徵的品質之間進行權衡調整。它模擬了人類觀察視覺場景時關注程度的動態變化，根據手頭任務的細節和品質水平處理它。甚至在由於目標品質退化引發大量的興趣點丟失的情況下，能量品質按比例調整也可以糾正對於物體的識別。」
價值
Alioto 副教授表示：「IoT是一波快速增長的技術浪潮，它使用大規模分散式感測器，讓我們的環境變得更加智能和以人為本。長生命周期的視覺電子系統目前對於IoT來說不可行，因為它們的高功耗和大尺寸。我們團隊通過微型EQSCALE晶元應對這些挑戰，並且展示了這種無處不在和永遠在線的攝像頭是可行的。我們希望這項新性能將加速在IoT中嵌入視覺感知能力，以及實現新加坡的智能國家視覺。」
這項技術標誌著朝著開發具有幾乎無限生命周期的毫米級的智能攝像頭邁出了主要一步，也為經濟合算的物聯網（IoT）應用鋪平了道路，這些應用包括：在機場和關鍵設施中無處不在的安全監控設備、建築能量管理、工作場所安全和老人護理。
未來
EQSCALE 是朝著開發未來可以演示無限期操作的毫米級系統的目標，邁出的關鍵性一步。NUS研究團隊正在深入研究開發小型化的計算機視覺系統，這種系統包括通過微晶元組成的具有視覺能力的小型攝像頭，以及理解視覺場景的機器學習系統。
NUS 研究的最終目標就是使得應用於廣域和無處不在的視覺監測的大規模分散式視覺系統變得可能，大大超越傳統的攝像頭。
關鍵字
物聯網、攝像頭、晶元
參考資料
【1】http://news.nus.edu.sg/press-releases/EQSCALE-vision-processing-microchip
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