CEA-Leti reivindicou o primeiro gerador de imagens autônomo da indústria que ativa smartphones e pequenos aparelhos por meio de reconhecimento facial. Este gerador de imagens combina exposição automática para todas as condições de iluminação, detecção de movimento, extração de recursos para funcionamento baseado em eventos e detecção de objetos baseada em inteligência artificial.
O gerador de imagens autônomo, denominado µWAI (micro-WAY), é tão pequeno quanto uma moeda de 1 € e apresenta uma nova arquitetura de leitura e processamento co-projetada com um pipeline algorítmico otimizado, que supostamente fornece despertar de energia ultrabaixa modos e implementação de silício compacto para redução de custos.
O que é um gerador de imagens autônomo? É uma nova classe de imagem sensor com o co-design de aquisição autônoma de imagem e processamento de imagem, disse Antoine Dupret, gerente de parceria industrial da CEA-Leti. “Na verdade, é mais um sensor de visão, pois analisa a cena para extrair as informações relevantes.”
O instituto de pesquisa de tecnologia disse que é o primeiro sensor de imagem inteligente a combinar autoexposição para todas as condições de iluminação (para reconhecimento preciso em condições variáveis) e faixa dinâmica de 88 dB, junto com detecção de movimento, extração de recursos para funcionamento baseado em eventos e Reconhecimento de objetos baseado em IA que aciona uma identificação altamente confiável (com 95% de precisão).
Dispositivo imager autônomo do CEA-Leti µWAI (Imagem: CEA-Leti)
O reconhecimento baseado em IA oferece dois benefícios principais. “A IA tem dois recursos importantes que são explorados no gerador de imagens autônomo. Em primeiro lugar, a IA permite atingir uma alta taxa de reconhecimento. Eventualmente, reduz ainda mais o consumo de energia, reduzindo o número de despertares de alarmes falsos ”, disse Dupret. “Em segundo lugar, a IA é, até certo ponto, versátil, ou seja, o mesmo algoritmo e / ou hardware pode ser usado para o reconhecimento de diferentes objetos apenas alterando os 'pesos', os recursos aprendidos. O gerador de imagens autônomo pode, portanto, ser usado para reconhecer outros objetos. ”
Economia de energia
Juntos, os principais recursos do gerador de imagens - exposição automática para todas as condições de iluminação, detecção de movimento, extração de recursos para funcionamento baseado em eventos e reconhecimento de objetos baseado em IA - permitem uma tomada de decisão altamente confiável para algumas dezenas de pJ / pixel / quadro, superando os sistemas de prateleira existentes, de acordo com CEA-Leti.
“Os números são derivados do consumo de energia, da taxa de quadros e da resolução do sensor de imagem”, disse Dupret. “Considerando um sensor de imagem VGA funcionando a 15 fps com um consumo de energia de 100 mW, a energia por pixel e quadro é 100e-3 / 310e3 / 15 = 21 nJ / pixel / quadro, sem qualquer processamento.”
O pesquisador disse que uma implementação típica usando uma câmera de baixa potência mais um processador requer cerca de 10,000 vezes mais energia do que um gerador de imagens µWAI.
Dupret disse que uma implementação COTS requer no mínimo um sensor de imagem e um microcontrolador. “Um sensor de imagem de baixa resolução típico consome algumas dezenas de miliwatts. Requer um microcontrolador para adaptar seu funcionamento, por exemplo, para ajustar o tempo de exposição. Então, a imagem tem que ser analisada. Ao todo, o orçamento mínimo de energia está na faixa de centenas de miliwatts. ”
O CEA-Leti oferece operação de 3-6 µW para o gerador de imagens, que atende aos requisitos para aplicações de IoT, e pode funcionar com uma célula de botão que dura cinco anos.
No entanto, o ganho não é tão dramático em relação à área ou volume, disse Dupret. “O gerador de imagens autônomo tem como objetivo despertar um sistema mais complexo. Portanto, outros processadores são necessários para explorar ainda mais as imagens. ”
O gerador de imagens também oferece reconhecimento baseado em IA compatível com privacidade porque as imagens são processadas dentro do próprio sensor de imagem. “O sensor de imagem µWAI executa o processamento de dados em tempo real dentro do sensor de imagem (sem qualquer memória de quadro). Portanto, o conteúdo da cena não é enviado para fora do chip e apenas um conjunto de recursos é. ”
As aplicações para o sensor de imagem µWAI incluem comutação automática e identificação facial em dispositivos móveis, comutação inteligente sem contato de eletrodomésticos e dispositivos de esporte e entretenimento em residências inteligentes. O sensor de imagem inteligente também pode ser usado para reconhecimento de rosto, contagem de pessoas, disparo de alarme em edifícios inteligentes, percepção da situação no interior do veículo, identificação do motorista, percepção da situação de estacionamento e um sistema de desbloqueio inteligente em automóveis.
A equipe da CEA-Leti está trabalhando lado a lado com a STMicroelectronics para desenvolver produtos específicos de geração de imagens inteligentes, à medida que buscam ampliar a tecnologia para outros casos de uso, disse Dupret. Atualmente, a CEA-Leti está aproveitando a tecnologia CIS de última geração e o pixel BIS da STMicroelectronics.
“A próxima aplicação dependerá do objetivo de nossos parceiros industriais”, disse Dupret. “CEA-Leti trabalha lado a lado com parceiros industriais para desenvolver inovações personalizadas.”
A tecnologia µWAI será apresentada no evento digital do CEA-Leti, Leti Innovation Days, de 22 e 23 de junho de 2021.