未來的使用者界面--帶你走進嵌入式視覺的“前世今生”

　　肉眼的觀察能力是有限的，千百年來人們一直在通過各種途徑來彌補或替代肉眼的缺陷。隨著科技的進步，這類工具從原先單純的視覺模擬功能逐漸加入了更多的智能處理功能。例如，在智能安防監(jiān)控領域，監(jiān)控設備除了替代人眼提供7×24小時全天候、不眨眼的視頻錄像外，還可以提供對特殊事件預警或該類事件發(fā)生時提高錄像清晰度等功能;在汽車領域，當您以高速度在公路上行駛時而忽視了前方進城限速的標志，這時候汽車中的另一雙“眼睛”就會發(fā)出警告提醒您限速行駛……

　　類似的應用正在以“嵌入式視覺” 的概念迅速走入我們的生活，受到越來越多的關注。在2012年初的拉斯維加斯國際消費電子展（CES）上，嵌入式視覺被評為十大改變今年消費電子市場的技術之一。根據(jù)IMS Research預計，到2015年，將有35億電子系統(tǒng)有視覺能力，包括智能手機、電視和汽車駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）等。

　　嵌入式視覺應用的“前世今生”

　　“嵌入式視覺”其實是指一種通過視覺方法去理解周邊環(huán)境的機器，主要涉及到兩種技術：嵌入式系統(tǒng)和計算機視覺（有時也稱為機器視覺）。嵌入式視覺是從計算機視覺應用開始的，這些應用包括裝配線檢查、光學字符識別、機器人技術、監(jiān)控和軍事系統(tǒng)等。如今，隨著高計算能力、低價格且低功耗的處理器的出現(xiàn)，越來越多的計算機視覺應用可以在嵌入式系統(tǒng)上實現(xiàn)；另一方面，由于需求之廣泛，嵌入式視覺的設備市場和微處理器市場均正獲得高速發(fā)展。

　　很明顯，嵌入式視覺技術能夠為多種應用帶來巨大的價值。根據(jù)IHS的最新研究預測，汽車應用將是2013年嵌入式視覺市場發(fā)展的主要推動力。2013年車載用途的機器視覺處理器利潤預計會達到 1.51億美元，而2011年和2012年的利潤分別是1.26億和1.37億美元。研究報告另外指出，在未來幾年，該市場將持續(xù)每年6-9%的增長速度。到2016年，利潤將達到1.87億美元，相當于6年CAGR達到8.2%。

　　嵌入式視覺使用的其余2大市場是傳統(tǒng)的工業(yè)視覺應用市場，和安防應用市場。例如以色列IOImage智能視頻安防系統(tǒng)，以其高性能、易用性文明于業(yè)界。另一個案例是MG國際公司的泳池安全系統(tǒng)，旨在通過智能視頻監(jiān)控，防止游泳溺水。在工業(yè)視覺應用領域，ABB，F(xiàn)UNUC（日本），三菱，川崎等公司，通過嵌入式視覺系統(tǒng)在工業(yè)機器人上的應用，處于領先地位。另外，嵌入式視覺在軍事領域獲得了廣泛應用，包括視覺引導的導彈、無人偵察機、軍事機器人等。在高級的電子游戲機系統(tǒng)中，例如Xbox中，我們也能找到嵌入式視覺技術應用的蹤跡。

　　正如同高速無線互聯(lián)是從高成本新奇技術起步一樣，目前為止，嵌入式視覺技術一般只用于復雜昂貴的系統(tǒng)中，例如，毛發(fā)移植的手術機器人，制造業(yè)的質(zhì)量控制檢查系統(tǒng)等。

　　急需統(tǒng)一的標準

　　嵌入式視覺技術的應用及發(fā)展是與多方面因素相關的，而且要有一種兼容各層面功能的標準，才能真正開啟并普及嵌入式視覺應用。

　　在嵌入式視覺系統(tǒng)中，需要的處理器必須能夠以低成本與低功耗，提供每秒數(shù)十億次即時運算處理性能，并具有彈性化的可編程性能。過去幾年來，已經(jīng)有這樣的處理器問世，并可協(xié)助嵌入式視覺技術進一步導入主流應用中。

　　圖形傳感器是嵌入式視覺技術的關鍵。圖形傳感器在近年來已變得比較不那么昂貴了，這主要可歸功于行動電話普遍且大量且地采用了圖形傳感器。除了傳統(tǒng)的圖形傳感器以外，很多視覺應用都可以利用各式各樣的傳感器。

　　數(shù)字集成電路的發(fā)展是高速無線技術從新奇發(fā)展到主流的關鍵因素。芯片速度足夠快，成本足夠低，能效足夠高時，高速無線技術便成為市場主流技術。今天，人們能夠以不到100美元的價格購買寬帶無線調(diào)制解調(diào)器。

　　同樣的，數(shù)字芯片技術的進步為嵌入式視覺的大批量應用鋪平了道路（圖2）。與無線通信相似，嵌入式視覺需要很強的處理能力——特別是，越來越多的應用采用了高分辨率攝像機，開始使用多臺攝像機。以足夠低的成本實現(xiàn)這類處理能力，從而促進大批量應用，這是一個很大的挑戰(zhàn)。事實是嵌入式視覺應用需要很強的可編程能力，進一步增大了這一挑戰(zhàn)的難度。在無線應用中，標準意味著不同手機之間的基帶算法不會有太大的變化，與之相比，在嵌入式視覺應用中，通過獨特的算法，有可能得到更好的結果——實現(xiàn)更有價值的功能。

　　 嵌入式視覺輔助系統(tǒng)涉及到硬件、半導體和軟件元器件供應商，子系統(tǒng)開發(fā)人員、系統(tǒng)集成商，以及最終用戶，還有實現(xiàn)未來突破的基礎研究等。