【導(dǎo)讀】人工智能的快速爆發(fā)，主要得益于在機(jī)器視覺(jué)和圖像識(shí)別領(lǐng)域的快速發(fā)展。隨著人們對(duì)于帶寬、延遲、功耗等要求越來(lái)越嚴(yán)苛，邊緣人工智能及視頻捕獲分析技術(shù)開(kāi)始興起。
人工智能的快速爆發(fā)，主要得益于在機(jī)器視覺(jué)和圖像識(shí)別領(lǐng)域的快速發(fā)展。隨著人們對(duì)于帶寬、延遲、功耗等要求越來(lái)越嚴(yán)苛，邊緣人工智能及視頻捕獲分析技術(shù)開(kāi)始興起。
為了確保數(shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確性，CMOS圖像傳感器變得越來(lái)越高清，邊緣處理器技術(shù)的發(fā)展，也使得快速處理這些數(shù)據(jù)變成可能，幫助提高實(shí)時(shí)分析、快速異常檢測(cè)等的準(zhǔn)確性和靈活度。
機(jī)器視覺(jué)技術(shù)正廣泛應(yīng)用在包括機(jī)器人輔助手術(shù)、安全和監(jiān)控平臺(tái)、工業(yè)機(jī)器人等應(yīng)用中。
伴隨著小型化、輕型化以及高速化，傳感器至處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式正在發(fā)生著改變。
許多現(xiàn)有的高速接口技術(shù)可以幫助實(shí)現(xiàn)高分辨率視頻數(shù)據(jù)的可靠傳輸，但基于視覺(jué)的控制系統(tǒng)也存在缺點(diǎn)。例如，由于與協(xié)議相關(guān)的開(kāi)銷，以太網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)會(huì)帶來(lái)額外的延遲。由于以太網(wǎng)PHY無(wú)法直接連接到傳感器的原生視頻接口，因此它們還需要額外的電線和組件，例如晶體振蕩器。例如，一個(gè) 4-MP、30-fps 的高分辨率成像器可以生成大約 3.2 Gbps 的視頻數(shù)據(jù)。單個(gè)基于千兆位的以太網(wǎng)鏈路（例如 1000-BaseT）無(wú)法提供足夠的吞吐量來(lái)承載這種未經(jīng)壓縮的高分辨率數(shù)據(jù)，這會(huì)在圖像流中引入偽影，進(jìn)而可能在基于機(jī)器視覺(jué)的視頻處理中引入錯(cuò)誤。
另外除了數(shù)據(jù)之外，諸如機(jī)器人輔助手術(shù)應(yīng)用中，還需要進(jìn)行命令傳輸控制，以使前端傳感器做出相應(yīng)動(dòng)作。
V3Link串行器/解串器
采用專用串行器/解串器 (SerDes) 技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖侄?。TI最新推出的V3Link TSER953 串行器和TDES954 和 TDES960 解串器協(xié)同工作，可以通過(guò)單根超細(xì)同軸電纜同時(shí)傳輸高分辨率視頻、控制信號(hào)和電源。這些器件可幫傳感器和處理器之間建立鏈接，以聚合時(shí)鐘、未壓縮視頻、控制、電源和通用輸入/輸出信號(hào)，傳輸距離可達(dá)15米，如圖所示。
框圖顯示了使用 V3 Link 設(shè)備的數(shù)據(jù)及電力傳輸示意
傳感器信號(hào)可以單向由串行器傳至解串器，功率傳輸則由SoC端傳輸至傳感器，其他包括控制、時(shí)鐘、GPIO等都支持雙向路徑。
嵌入式時(shí)鐘可以實(shí)現(xiàn)跨多個(gè)傳感器的視頻同步，這允許用于 3D 重建和深度感測(cè)的視頻拼接、圖像混合和立體視覺(jué)等。使用來(lái)自 TDES960 的內(nèi)部生成的幀同步信號(hào)，可以同步多個(gè)攝像頭并實(shí)現(xiàn) 600 ns 的精度，這可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺(jué)中的多個(gè)時(shí)間觸發(fā)應(yīng)用。提取參考時(shí)鐘的主時(shí)鐘同步消除了由為多個(gè)成像器計(jì)時(shí)的不同振蕩器的相對(duì)漂移引起的同步誤差。
自適應(yīng)均衡器技術(shù)可減少信號(hào)損失和功耗
此外為促進(jìn)視頻數(shù)據(jù)、控制信號(hào)和電源通過(guò)單根電纜傳輸，V3Link 設(shè)備包括自適應(yīng)均衡器技術(shù)，在2.1 GHz 時(shí)可補(bǔ)償高達(dá) 21 dB 的損耗，從而能夠使用非常細(xì)的 28 至 32 美國(guó)線規(guī)（AWG) 電纜。AWG 編號(hào)越高，電纜越細(xì)，信號(hào)損耗越高。
更細(xì)的電纜更具靈活性，可以支持傳感器需要在狹窄、空間受限的應(yīng)用（如內(nèi)窺鏡）中定位的應(yīng)用。在同一根細(xì)電纜上傳輸電源和控制信號(hào)的能力也最大限度地減少了導(dǎo)體的數(shù)量。
在傳感器側(cè)的典型功耗為 250 mW 時(shí)，V3Link 串行器功率極低，從而能夠?qū)鞲衅骱痛衅骷傻椒浅＞o湊的區(qū)域中，而無(wú)需額外的散熱設(shè)施。V3Link 產(chǎn)品專有主時(shí)鐘同步技術(shù)消除了傳感器側(cè)對(duì)晶體或任何振蕩器的需求，進(jìn)一步降低了成本和總體空間要求。
結(jié)論
從醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用到機(jī)器視覺(jué)相機(jī)，邊緣 AI 正在推動(dòng)對(duì)實(shí)時(shí)視頻捕獲、傳輸和分析的需求。 V3Link SerDes IC 可幫助工程師滿足這些需求，同時(shí)減少電纜數(shù)量、功耗和整體系統(tǒng)成本。 V3Link 設(shè)備提供通用鏈接技術(shù)，非常適合需要實(shí)時(shí)捕獲、傳輸和分析高分辨率視頻數(shù)據(jù)的大多數(shù)應(yīng)用。這些器件支持各種布線配置，如同軸、非屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線，以及多種時(shí)鐘模式，如同步和異步。
TI在高速串行器/解串器上一直有長(zhǎng)期投入，其FPD-Link? 串行器和解串器，為汽車系統(tǒng)中的各種視頻接口（包括用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 的攝像頭和信息娛樂(lè)系統(tǒng)顯示屏）優(yōu)化高分辨率信號(hào)的設(shè)計(jì)和傳輸。通過(guò)更少的導(dǎo)線在汽車系統(tǒng)中傳輸高分辨率、未壓縮的數(shù)據(jù)。而今，隨著工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)τ诟叻直媛实脑几咔逡曨l數(shù)據(jù)的需求與日俱增，V3Link高速串行器/解串器可應(yīng)對(duì)醫(yī)療內(nèi)窺鏡、各類機(jī)器人、視頻監(jiān)控以及家電等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)更靈活小巧的設(shè)計(jì)。
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