作者 / Tyler Jesiel AD公司自主惯性MEMS部产品工程师

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1对数成像和节点分析

使用节点分析和对数成像器可以改进物联网(IoT)视频分析应用。由于几个原因，视频分析应用试图利用日常世界中丰富的信息资源。人脸识别包括日常监控，但大部分原因集中在预测分析和行为分析上。云计算可以广泛处理这些应用程序中收集到的信息。然而，深度处理有其局限性，并且可以通过往组合中增加节点分析和对数成像器在很多方面加以改进。

通过增加节点分析，减少与云的通信，可以改进数据分析。云计算的带宽需求比节点分析应用多两个(或三个)数量级。因此，节点分析的计算能力要求较低，延迟可以减少。人口密集的市场、交通混乱的地区和城市停车场是一些环境复杂的地方。节点分析可用于预测和行为分析。高级处理云中的这些环境有助于制定业务战略，疏通交通流量，提高政府管理的停车场效率。然而，在传感器节点使用低端软件，而不是云分析，可以改善延迟、带宽、安全和功耗。

除了智能化节点外，在组合中增加对数成像器对传统成像器不符合要求的领域也有优势，从而增强系统功能。对数成像器除了减少对亮度变化的依赖外，还提供了更高的图像处理动态范围。例如，对数成像器在阴影、反射、光突变和高对比度场景中的性能优于传统成像器。在视频应用中，解决这些问题有利于数据捕获，从而增强节点的分析能力。通过提高数据捕获能力，可以显著提高整个视频分析应用。

对数成像器的节点分析技术和改进有助于解决物联网中的视频分析应用问题。物联网应用中常见的工程问题是安全、决策延迟、数据带宽和计算能力。这些工程问题可以通过减少数据传输来大大降低，这也是节点分析吸引物联网应用的原因。有限的对比度和亮度依赖性是视频分析应用中需要共同解决的问题。对数成像器是视频分析应用的关键，几乎可以解决这一难题。一般来说，节点分析技术和对数成像器的使用可以增强物联网视频分析的应用。

2边缘智能

通过处理基于预期视觉事件的数据，测量数据可以快速转换为适当的动作，而无需将任何数据传输到云服务器或少量数据。快速分析视频数据，而不是将其传输到云，可以在当地做出决策，以提高系统的延迟性。通过减少具有拦截风险的数据的传输，不仅可以显著减少决策延迟，而且可以提高安全性。

只有最有价值的信息需要传输到节点外的云进行预测或行为处理。由于通常不需要全带宽的视频分析帧，优化的数据划分可以充分发挥云的价值。帧与帧之间的大部分可视数据都是静态数据，并且可以在节点进行滤波处理。边缘节点视频分析可以提供各种过滤解释来区分各种预期的对象类型：汽车、卡车、自行车、人类和动物。这种提取操作降低了云服务器上所需的数据带宽和相关计算能力，如果要分析下游发送的全帧速率视频数据，则会占用大量的数据带宽和计算能力。与云计算应用相比，这种带宽的减少可以实现两三个数量级的改进，这是节点分析技术的关键性能改进。

3对数成像

与传统成像器相关的常见问题可以通过替换对数成像技术来解决，从而进一步改进视频分析的应用。大多数传统成像器都是线性成像器，它使用像素产生的电压作为光的线性函数，而这些像素会导致对比度有限。线性成像器还内的像素曝光时间相比，线性成像器还速率范围内像素曝光时间的动态范围。最后，传统成像器的对比度取决于亮度，这可能会导致与反射相关的对比度问题。这些常见的问题可以通过替换对数成像器来消除，对数成像器使用像素产生的电压作为光的对数函数。请参见图1、图2和图3。

图1 传统图像曝光

图2AD中国代理 ADS17002对数图像曝光

图3 使用内置边缘检测技术ADS17002对数图像曝光

一些传统的成像器正试图解决阻碍用户全面捕获其目标环境数据的比较问题。这些对比度问题源于每个像素中生成电压的线性特性。线性成像像素中产生的电压与光子数成正比；因此，与对数成像相比，其动态范围有限。与这些线性成像器相关的对比度降低意味着动态范围缩小。降低对比度会对传感器节点在物联网应用中的分析产生不利影响，最终影响系统的整体性能。对数成像产生的像素电压，对数成像器提供了更广泛的亮度范围。然而，对比度的增加会导致更高的光敏度，这可能不是一些应用程序的预期效果。或者，根据应用程序，提高感光性也可能是一种优势。

在阳光充足或明亮的环境中产生的反射可能会进一步阻碍使用传统成像器进行视频捕捉。比如挡风玻璃反射时，汽车内部的人脸识别会变得越来越困难。这种视频捕捉障碍会将错误引入系统或丢失重要数据，从而对视频分析产生不利影响。由于线性成像器像素之间的对比度取决于亮度，因此会产生反射；因此，线性成像器的反射更为突出。对亮度的依赖性等式1。此外，由于对数特性，对数成像器的对比度与亮度无关，有助于减少反射或光的突变。对数成像器对数成像器与亮度无关。

线性图像对比度AB= 像素AI – 像素BI = I(像素A – 像素B) (1)

对数图像对比度AB= log(像素AI)– log(像素BI) (2)

4研发超个组件的研发

为提供平台级解决方案，AD公司开始超越单个组件的研发；这些解决方案可以帮助客户快速部署经验证的智能解决方案，以更低的系统成本实现更高的性能。通过准确可靠的数据，智能应用程序开始AD这些数据可以通过先进的检测和测量功能获得。此外，AD还与客户合作，共同开发独特的系统级解决方案，可以解决所有问题。ADS1700x它是视频图形阵列的四分之一(QVGA)成像分析。

图4 功能框图

图5 ADS17002:对角方向(左)，电路板镜头侧俯视(中)和背(右)

ADS1700x小尺寸，对数敏感QVGA具有数字信号处理功能，可以优化视频性能。除了图像稳定、倾斜和冲击检测的加速度计外，该模块还使用低功耗Blackfin节点分析处理器。此外，还采用内置边缘检测技术跟踪和计算对象运动。与传统成像器不同，对数成像器的每个14 μm × 14 μm像素都有独特的曝光相位。户外保形涂层非常适合大规模部署，可以创造新兴的智能城市和建筑应用。ADS17001配备110°视场(FOV)镜头，而ADS17002则配备67°FOV镜头。这两种选择适用于各种目标应用，包括停车场监控、非法停车执法、交通长度检测和工业分析。

5结论

一般来说，节点分析技术和对数成像器的使用可以显著改善物联网领域的视频应用AD公司与ADS1700x共同推出模块产品的方法。云计算有利于物联网应用的发展，而不是节点分析。对数成像器具有其竞争产品无法比拟的优点，可以进一步改进物联网的应用。简而言之，结合节点分析技术和对数成像器，物联网领域的视频分析应用共同构成了鲁棒的系统级解决方案。