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NUS開發可永久運作微型視覺處理晶片

星國大學團隊開發出極低功耗的EQSCALE微型視覺處理晶片。NUS

新加坡國立大學(NUS)研究團隊已開發出名為「EQSCALE」的微型視覺處理晶片。此晶片能以極低功耗從視訊中捕捉視覺細節,功耗比同類最佳晶片低20倍,因此能將智慧視覺系統的體積縮小到毫米級,能藉毫米級太陽能電池連續供電,毋須更換電池,可用於安全監視、建築能源管理等廣泛物聯網(IoT)應用。

據ScienceDaily報導,在NUS工程學院電子暨電腦工程系副教授Massimo Alioto領導下,該團隊開發將近可永久使用的毫米級智慧監視器的重要一步。它還將為IoT應用鋪平道路,如機場和關鍵基礎設施中無處不在的安全監視、建築能源管理、工作場所安全和老年護理。

視訊特徵擷取晶片是用來擷取智慧監視器拍攝的視覺細節,並將其轉化為令人感興趣的點和邊緣以供進一步分析。視訊特徵擷取是任何電腦視覺系統的基礎,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進行,因此會界定出智慧視覺系統的最小功率,乃至於最小的系統尺寸。之前用於擷取特徵的先進晶片的功耗介於幾毫瓦到幾百毫瓦,分別是智慧手表和智慧型手機的平均功耗。

為實現接近永久的運作,這種裝置雖能由太陽能電池供電,但需要釐米級或更大尺寸的太陽能電池,因此對其小型化構成根本限制。若要將其縮小到毫米級,就須將功耗降到小於1毫瓦。

Alioto表示,IoT應用須使用大規模的分布式感測器,然因高功耗及尺寸限制,使用壽命長的視覺電子系統目前不適用於IoT應用。但EQSCALE晶片已克服這些挑戰,並已證明無處不在、永遠在線的智慧監視器的可行性。

NUS工程團隊的EQSCALE晶片可在0.2毫瓦的功率下進行連續的特徵擷取,功耗比現有技術低20倍。這意味著智慧視覺系統小型化的重大進步。這種新型特徵擷取器的每側都小於1毫米,且能透過僅幾毫米大小的太陽能電池連續供電。

據Alioto解釋,此技術突破是透過能量 / 品質調整(energy-quality scaling)的概念來實現,在所消耗能量和擷取的特徵品質間做調整,模擬人類觀察視覺場景時專注度的動態變化,並根據手頭任務以不同的細節和品質處理視覺場景。就算因目標品質下降而遺漏大量興趣點也能正確辨識對象。

EQSCALE晶片是邁向未來可永久運作的毫米級視覺系統的關鍵一步。NUS研究團隊正在研發一種小型化電腦視覺系統,該系統包括配備此晶片的智慧監視器,以及用於理解視覺場景的機器學習引擎。最終目標是為大範圍和無處不在的視覺監控,提供大規模分布式視覺系統,遠遠超越傳統的監視器概念。

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