CEA-Leti ha reclamado el primer generador de imágenes autónomo de la industria que activa teléfonos inteligentes y pequeños electrodomésticos a través del reconocimiento facial. Este generador de imágenes combina la exposición automática para todas las condiciones de iluminación, detección de movimiento, extracción de funciones para el funcionamiento basado en eventos y detección de objetos basada en inteligencia artificial.
El generador de imágenes autónomo, llamado µWAI (micro-WAY), es tan pequeño como una moneda de 1 € y presenta una nueva arquitectura de lectura y procesamiento co-diseñada con una canalización algorítmica optimizada, que se dice que proporciona una activación de energía ultrabaja modos e implementación de silicio compacto para ahorrar costos.
¿Qué es un generador de imágenes autónomo? Es una nueva clase de imagen. sensor con el estrecho co-diseño de la adquisición y el procesamiento de imágenes autónomos, dijo Antoine Dupret, gerente de asociación industrial de CEA-Leti. "De hecho, es más bien un sensor de visión, ya que analiza la escena para extraer la información relevante".
El instituto de investigación tecnológica dijo que es el primer sensor de imagen inteligente que combina la exposición automática para todas las condiciones de iluminación (para un reconocimiento preciso en condiciones variables) y un rango dinámico de 88 dB, junto con detección de movimiento, extracción de características para el funcionamiento basado en eventos y Reconocimiento de objetos basado en IA que activa una identificación altamente confiable (con un 95% de precisión).
Dispositivo de generación de imágenes autónomo de CEA-Leti µWAI (Imagen: CEA-Leti)
El reconocimiento basado en IA ofrece dos beneficios clave. “La IA tiene dos características importantes que se explotan en el generador de imágenes autónomo. Primero, la IA permite lograr una alta tasa de reconocimiento. Eventualmente reduce aún más el consumo de energía al reducir el número de despertares de falsas alarmas ”, dijo Dupret. “En segundo lugar, la IA es, hasta cierto punto, versátil, es decir, el mismo algoritmo y / o hardware se puede utilizar para el reconocimiento de diferentes objetos simplemente cambiando los 'pesos', las características aprendidas. Por tanto, el generador de imágenes autónomo se puede utilizar para reconocer otros objetos ".
Ahorros de energía
Juntas, las características clave del generador de imágenes (autoexposición para todas las condiciones de iluminación, detección de movimiento, extracción de características para el funcionamiento basado en eventos y reconocimiento de objetos basado en IA) permiten una toma de decisiones altamente confiable para unas pocas decenas de pJ / píxel / marco, superando a los sistemas estándar existentes, según CEA-Leti.
"Las cifras se derivan del consumo de energía, la velocidad de fotogramas y la resolución del sensor de imagen", dijo Dupret. "Considerando un sensor de imagen VGA que funciona a 15 fps con un consumo de energía de 100 mW, la energía por píxel y cuadro es 100e-3 / 310e3 / 15 = 21 nJ / píxel / cuadro, sin ningún procesamiento".
El investigador dijo que una implementación típica que usa una cámara de bajo consumo más un procesador requiere aproximadamente 10,000 veces más energía que un generador de imágenes µWAI.
Dupret dijo que una implementación COTS requiere como mínimo un sensor de imagen y un microcontrolador. “Un sensor de imagen típico de baja resolución consume algunas decenas de milivatios. Requiere un microcontrolador para adaptar su funcionamiento, por ejemplo, para ajustar el tiempo de exposición. Luego, hay que analizar la imagen. Con todo, el presupuesto mínimo de energía está en el rango de los cientos de milivatios ".
CEA-Leti promociona la operación de 3-6 µW para el generador de imágenes, que cumple con los requisitos para aplicaciones de IoT, y puede funcionar con una pila de botón que dura cinco años.
Sin embargo, la ganancia no es tan dramática en cuanto a área o volumen, dijo Dupret. “El generador de imágenes autónomo está destinado a despertar un sistema más complejo. Por lo tanto, se necesitan otros procesadores para aprovechar aún más las imágenes ".
El generador de imágenes también ofrece un reconocimiento basado en inteligencia artificial que cumple con la privacidad porque las imágenes se procesan dentro del sensor de imagen. “El sensor de imagen µWAI realiza un procesamiento de datos sobre la marcha dentro del sensor de imagen (sin memoria de cuadros). Por lo tanto, el contenido de la escena no se envía fuera del chip y solo se envía un conjunto de características ".
Las aplicaciones del sensor de imagen µWAI incluyen conmutación automática e identificación facial en dispositivos móviles, conmutación inteligente sin contacto de electrodomésticos y dispositivos deportivos y de entretenimiento en hogares inteligentes. El sensor de imagen inteligente también se puede usar para reconocimiento facial, conteo de personas, activación de alarmas en edificios inteligentes, conocimiento de la situación del interior del vehículo, identificación del conductor, conocimiento de la situación del estacionamiento y un sistema de desbloqueo inteligente en automóviles.
El equipo de CEA-Leti está trabajando mano a mano con STMicroelectronics para desarrollar productos específicos de imágenes inteligentes mientras buscan ampliar la la tecnología a otros casos de uso, dijo Dupret. Actualmente, CEA-Leti está aprovechando la tecnología CIS y el píxel BIS de última generación de STMicroelectronics.
“La próxima aplicación dependerá de lo que apunten nuestros socios industriales”, dijo Dupret. "CEA-Leti trabaja mano a mano con socios industriales para desarrollar innovaciones a medida".
La tecnología µWAI se presentará en el evento digital de CEA-Leti, Leti Innovation Days, el 22 y 23 de junio de 2021.