人工智能 (AI) 正在從根本上改變機(jī)器視覺和圖像處理應(yīng)用程序的能力。邊緣 AI 是人工智能的一個(gè)子集，可實(shí)現(xiàn)尖端決策，在 5G 網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 等新基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)中發(fā)揮著重要作用。Edge AI 可以提高精度和靈敏度，用于高分辨率圖像處理數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析以及模式和異常情況的高速檢測(cè)。這些功能對(duì)于機(jī)器人輔助手術(shù)、基于 3D 圖像處理的安全監(jiān)控平臺(tái)以及工廠自動(dòng)化環(huán)境中基于視覺的工業(yè)機(jī)器人控制非常有用。

傳感器技術(shù)的進(jìn)步和小型模塊化封裝中超高清/4K 視頻圖像傳感器的開發(fā)使這種向基于人工智能的邊緣處理過渡成為可能。

機(jī)器人輔助內(nèi)窺鏡平臺(tái)和機(jī)器視覺相機(jī)等應(yīng)用將高分辨率圖像數(shù)據(jù)從安裝在極小的探針芯片上的傳感器傳輸?shù)轿锢磉B接的視頻捕獲和分析系統(tǒng)，而您必須通過一根非常細(xì)的電纜進(jìn)行傳輸。同時(shí)，來自視頻采集系統(tǒng)的控制信息返回給探針芯片，讓您可以從傾斜、變焦等方面控制探針芯片的位置。

基于視覺的控制系統(tǒng)，例如圖 1 所示的工業(yè)移動(dòng)機(jī)器人，實(shí)時(shí)采集和高分辨率視頻數(shù)據(jù)分析需要非常低的延遲。它還需要非常低的延遲以在相反方向發(fā)送控制信息以校正相機(jī)位置。電纜和電線的數(shù)量、電線的尺寸以及傳感器側(cè)的功耗可能是內(nèi)窺鏡和機(jī)器視覺等空間受限應(yīng)用的主要限制因素。

 1：工業(yè)移動(dòng)機(jī)器人作為基于視覺的控制系統(tǒng)

雖然許多現(xiàn)有的高速接口技術(shù)有助于確保高清視頻數(shù)據(jù)的可靠傳輸，但它們對(duì)于基于視覺的控制系統(tǒng)也存在缺陷。例如，由于與協(xié)議相關(guān)的開銷，以太網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)具有額外的延遲。以太網(wǎng)物理層設(shè)備不能直接連接到傳感器的本地視頻接口，需要額外的布線和組件，如晶體振蕩器。例如，一個(gè) 4MP、30fps 的高分辨率成像器產(chǎn)生大約 3.2Gbps 的視頻數(shù)據(jù)。單個(gè)千兆以太網(wǎng)鏈路，例如 1000-BaseT，沒有足夠的吞吐量來承載這種未壓縮的高分辨率數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致圖像流和基于機(jī)器視覺的視頻中出現(xiàn)偽影，可能會(huì)導(dǎo)致過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤。 

什么是 V 3 Link TM  SerDes IC ？

V 3 Link 專用串行器/解串器 (SerDes) 技術(shù)，例如“TSER953”串行器以及“TDES954”和“TDES960”解串器，允許使用單根超細(xì)線同時(shí)傳輸高分辨率視頻、控制信號(hào)和電源. 這些設(shè)備在傳感器和處理器之間建立鏈接，聚合時(shí)鐘、未壓縮視頻、控制、電源和通用 I/O 信號(hào)（見圖 2）。

圖2 ：V 3 Link序列化數(shù)據(jù)使用設(shè)備/反序列化和電力傳輸示意圖

在這種配置中，視頻信號(hào)從位于傳感器模塊中的串行器傳輸?shù)轿挥趥鞲衅魅诤戏治鱿到y(tǒng)中的解串器或解串器集線器，同時(shí)還提供控制信號(hào)和電源路徑。

它還通過為從V 3 Link 解串器連接的所有串行器提供內(nèi)部時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器之間的視頻同步。這可以實(shí)現(xiàn)用于 3D 重建和深度感測(cè)的視頻切換、圖像混合和立體視覺。使用 TDES960 內(nèi)部生成的幀同步信號(hào)，您可以同步多個(gè)攝像頭，實(shí)現(xiàn) 600ns 的精度，并在機(jī)器視覺中實(shí)現(xiàn)多個(gè)時(shí)間觸發(fā)應(yīng)用。使用從反向通道提取參考時(shí)鐘的主時(shí)鐘同步消除了由為多個(gè)成像器提供時(shí)鐘的各種振蕩器的相對(duì)漂移引起的同步誤差。

通過自適應(yīng)均衡器技術(shù)減少信號(hào)損失和功耗

視頻數(shù)據(jù)、控制信號(hào)和電源不僅可以通過單根電纜輕松傳輸，而且 V 3 Link 設(shè)備采用自適應(yīng)均衡器技術(shù)，可以補(bǔ)償 2.1 GHz 時(shí)高達(dá) 21 dB 的損耗，使其極其28-32 AWG（美國(guó)線規(guī)）電纜。AWG 值越高，線纜越細(xì)，信號(hào)損耗越高。

電纜越細(xì)，就越靈活，使其適用于內(nèi)窺鏡等空間受限需要將傳感器放置在狹小空間內(nèi)的應(yīng)用。它還允許通過同一根細(xì)電纜傳輸電源和控制信號(hào)，從而最大限度地減少導(dǎo)體數(shù)量。

V 3 Link 串行器在傳感器側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)功耗為 250mW，功耗非常低，允許傳感器和串行器安裝在非常緊湊的區(qū)域，無需額外的散熱裝置，提供額外的空間。這將是不必要的。V 3 Link 產(chǎn)品采用專有的 Grandmaster 時(shí)鐘同步技術(shù)，無需傳感器側(cè)的晶體或振蕩器，進(jìn)一步降低成本和總體空間要求。

總結(jié)

從醫(yī)學(xué)圖像處理應(yīng)用程序到機(jī)器視覺相機(jī)，Edge AI 推動(dòng)了對(duì)實(shí)時(shí)視頻捕獲、傳輸和分析的需求。V 3 by Link SerDes IC，工程師在滿足這些需求的同時(shí)，可以減少電纜數(shù)量、功耗和整個(gè)系統(tǒng)的成本。V 3 Link 設(shè)備采用通用鏈接技術(shù)，適用于大多數(shù)需要實(shí)時(shí)捕獲、傳輸和分析高分辨率視頻數(shù)據(jù)的應(yīng)用。這些設(shè)備支持各種電纜配置，例如同軸、非屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線，以及各種時(shí)鐘模式，例如同步和異步。