過去一年，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)獲得廣大的媒體關(guān)注，已被譽為全聯(lián)接世界的下一發(fā)展階段。各種有用的資訊將透過它在不同機械和設(shè)備間傳遞。本文將著重于圖像感測在物聯(lián)網(wǎng)中，從概念階段過渡到現(xiàn)實的進程中會發(fā)揮的關(guān)鍵作用。

　　物聯(lián)網(wǎng)在未來幾年將產(chǎn)生多大的影響?分析師們皆聲稱影響鉅大，大型企業(yè)都在大力發(fā)展綜合設(shè)備、大數(shù)據(jù)和云端整合。這不僅創(chuàng)造了儲存大量數(shù)據(jù)容量的機會，且能利用這數(shù)據(jù)作出更明智的決策。2008年，互聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)超過了地球人口數(shù)，但在今日，這仍然少于世上所有客觀存在的事物的1%。今年，全球人口的 75%將進入互聯(lián)網(wǎng)。思科預(yù)計，到2015年將有250億設(shè)備連接;到2020年，這一數(shù)值將增至500億。未來無線技術(shù)的多數(shù)發(fā)展也將受到物聯(lián)網(wǎng)很大程度的影響。這指數(shù)成長的核心是各分立行業(yè)的設(shè)備交互作用。一個適用所有行業(yè)的無線標(biāo)準(zhǔn)是物聯(lián)網(wǎng)成功的基礎(chǔ)。今天，標(biāo)準(zhǔn)組織正準(zhǔn)備發(fā)布各種通訊協(xié)議規(guī)范。這將是我們看到其成熟和發(fā)展產(chǎn)品上市的一年。

　　物聯(lián)網(wǎng)成像未來應(yīng)用

　　首先，讓我們具體看看作為實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的一部分，攝影機可能用在什么地方。我們認(rèn)為有大量的應(yīng)用可能性，這里僅舉幾例：

　　1.家居安全防護系統(tǒng)—透過物聯(lián)網(wǎng)的實施，可經(jīng)智慧手機訪問家庭影像監(jiān)控系統(tǒng)。因此，進入其家中的人的身份完全暴露于用戶面前。這技術(shù)還允許引入“智慧鎖”和“智慧門鈴”，通過使用的攝影機來追蹤個人—適用時允許他們進入和限制訪問。

　　2.照明控制系統(tǒng)—物聯(lián)網(wǎng)意味著家居或辦公環(huán)境的照明將不再依賴于簡單地開關(guān)。利用系統(tǒng)級晶片功能的感測器，可獲取用于照明控制的有用資訊。圖像分析有助于檢測運動，通過量測光照水準(zhǔn)的突然變化，進而用于照明控制。物聯(lián)網(wǎng)照明還可用于停車場—使其更環(huán)保、更安全、更高效能。

　　3.無人機 —由于與該設(shè)備相關(guān)聯(lián)的成本顯著降低，目前正見證一個激增的無人機市場。這些有能力完成各種不同任務(wù)的無人機，有著合乎要求的成像能力。例如，在農(nóng)業(yè)方面，它們可被用來查找灌溉基礎(chǔ)設(shè)施的滲漏、或量測農(nóng)作物及牲畜。它們在災(zāi)難相關(guān)方面也有令人難以置信的價值，好比提供地面即時評估情況。大量無人機現(xiàn)在采用內(nèi)置或附屬的攝影機，提供空中所拍的所有圖像。它們能在SD卡上儲存圖像，或向行動設(shè)備提供現(xiàn)場直播。

　　4.遠(yuǎn)端病人監(jiān)控—這是一種在傳統(tǒng)臨床設(shè)施以外監(jiān)測病人的技術(shù)。這有助于提高護理水準(zhǔn)，使病人和其家人都能安心。同時，病人可保持一定程度的自由和獨立，改善他們的生活品質(zhì)。成像技術(shù)結(jié)合高效能無線技術(shù)，在此領(lǐng)域帶來極大的益處。圖像感測器可進行被動監(jiān)控，確保目標(biāo)在不同房間移動而不只是待在原地不動。這可以用一種完全非侵入式的方式進行，而不捕獲任何詳細(xì)圖像數(shù)據(jù)，完全清楚此人目前在哪個房間。在其他應(yīng)用中，可連接到寶寶嬰兒床的攝影機系統(tǒng)正在開發(fā)中，以監(jiān)控寶寶是睡著了還是醒著。先進的圖像分析還可用來監(jiān)控新生兒生命征象。

　　5.手持設(shè)備—物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)正促進包含如微型顯微鏡和光譜儀等功能在內(nèi)的下一代手持設(shè)備的發(fā)展。這顯然開發(fā)了成像技術(shù)的多種可能性。例如，這些光譜儀可提供您正在吃的食物之化學(xué)成分。

　　6.其他應(yīng)用—基本上任何需要定期從遠(yuǎn)端位置獲取成像數(shù)據(jù)、同時需免去沉重的財務(wù)投資的應(yīng)用場景，可能需要實施某種形式的物聯(lián)網(wǎng)。這可能是從工業(yè)控制到野生動物種群監(jiān)控、從家用電器到智慧測量系統(tǒng)的任何應(yīng)用。在這領(lǐng)域安置工作人員去完成這些任務(wù)的費用通常過高而不合理，但通過物聯(lián)網(wǎng)成像可采取更具成本效益的方法。

　　影響物聯(lián)網(wǎng)成像部署的動態(tài)

　　過去幾年的一些發(fā)展將證明物聯(lián)網(wǎng)成像的優(yōu)勢，并將其納入廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在生產(chǎn)的圖像感測器是：

　　1.更緊密—這使其更易于整合到系統(tǒng)設(shè)計中，特別是需考慮空間限制的應(yīng)用。

　　2.更高解析度—因此能利用先進的畫素技術(shù)獲取更大量的數(shù)據(jù)。

　　3.提高靈敏度—將提高準(zhǔn)確度。

　　4.總成本—5年前圖像感測器的成本在某種程度上只能令人望而卻步，如今制造技術(shù)和工業(yè)的改進已讓產(chǎn)品可進入標(biāo)價較低的市場。

　　通訊標(biāo)準(zhǔn)

　　在各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，部署了大量競爭性的通訊協(xié)議。對有線應(yīng)用，將通過建立如USB、乙太網(wǎng)等協(xié)議實施。無線介面更是一個合成包—使用如Wi-Fi、 Wi-Fi Direct、藍(lán)牙低功耗(BLE)、ZigBee和Z-Wave等協(xié)議，以及新興的Thread(基于802.15.4協(xié)議的新標(biāo)準(zhǔn)，正被 Google/Nest等公司推廣)和6LoWPan(基于IP version 6的低速無線個域網(wǎng)，也基于802.15.4)等。

　　物聯(lián)網(wǎng)世界的最大挑戰(zhàn)之一是互通性—不同供應(yīng)商的設(shè)備交換數(shù)據(jù)和通訊的能力。大多數(shù)情況下，這些設(shè)備絕不會相互通訊。除了集中控制這些設(shè)備，這還涉及編寫特定應(yīng)用程式使設(shè)備一起工作，而絕不單獨運行。解決這此項挑戰(zhàn)是各種定義規(guī)范和測試程式的標(biāo)準(zhǔn)組織之主要目標(biāo)，以確保設(shè)備間的互通性。2015年至少有四方力量在為帶來更有秩序的物聯(lián)網(wǎng)世界而努力。這是一項巨大的任務(wù)，具有廣闊的發(fā)展空間。AllSeen聯(lián)盟是一個致力于支援和推動產(chǎn)品、系統(tǒng)和服務(wù)廣泛采納的聯(lián)盟，以開放、通用的發(fā)展框架支援互聯(lián)網(wǎng)的一切，由一個充滿活力的生態(tài)系統(tǒng)和蓬勃發(fā)展的技術(shù)社群支援。它一開始作為AllJoyn框架的一部分，現(xiàn)在正通過其他成員公司的加入而擴張。它由巨頭如高通、微軟、SONY和LG等100家會員公司支援。

　　開放互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(OIC)將是個開放的規(guī)范，任何人都可實施，便于開發(fā)者使用。它將包含知識產(chǎn)權(quán)保護和品牌認(rèn)證的設(shè)備(通過合規(guī)測試)和服務(wù)水準(zhǔn)的互通性。它由思科、因特爾、聯(lián)發(fā)科和三星等公司支援，約有40家會員。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)成立于2014年3月，將組織和必要的技術(shù)放到一起，通過識別、組裝以加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的成長并促進最佳實踐。會員包括小型和大型技術(shù)創(chuàng)新者、垂直市場領(lǐng)先者、研究人員、大學(xué)和政府。其成員包括思科、AT&T、英特爾、通用電氣和IBM，目前有超過100家會員。

　　隨著基于視覺設(shè)備的爆發(fā)，CMOS成像儀已成為現(xiàn)代重要的感測器。攝影機可跟蹤人體運動、檢測目標(biāo)、識別人臉、讀取遠(yuǎn)處文字、重建三D場景，甚至可拍攝一個脈波。

　　很多情況下，工程師希望向他們的物聯(lián)網(wǎng)中添加一個圖像傳感維度，如果有以前的經(jīng)驗更好。更資深的圖像系統(tǒng)設(shè)計工程師往往需要配合嚴(yán)格的期限，所以不能投入必要的時間和資源、從零開始開發(fā)一個物聯(lián)網(wǎng)成像系統(tǒng)。因此，采用現(xiàn)成的方案將是可取的。

　　安森美半導(dǎo)體圖像感測器部的IoTVDK，其參考設(shè)計有效地為工程師提供全面的為物聯(lián)網(wǎng)準(zhǔn)備的成像方案。它通過MicroUSB連接或使用單節(jié)鋰電子電池供電，能通過WiFi和乙太網(wǎng)通訊介面，以30幀/秒進行全解析度視訊串流。此外，它還支援通過藍(lán)牙(BLE4.0)和移動平臺應(yīng)用程式介面 (APIs)進行數(shù)據(jù)傳輸。

　　這參考設(shè)計的核心是一個兩百萬畫素的圖像感測器AR0230，它還包含一個Gainspan WiFi模組(支援802.11n)。圖像數(shù)據(jù)的處理通過采用ARM9核的DM368數(shù)位媒體系統(tǒng)級晶片(SoC)完成。支援所有3個主要的云端平臺 (AWS、Azure和Google Cloud)。內(nèi)建的無源紅外線(PIR)感測器支援智慧視訊串流，使系統(tǒng)視頻流只在運行被檢測到時發(fā)生。得益于整合進該參考設(shè)計之功能水準(zhǔn)，為工程師提供支援“框架外”整合的全面的成像方案。

　　結(jié)語

　　互聯(lián)網(wǎng)顯然是在人類歷史上最強大/ 有影響力的作品，而物聯(lián)網(wǎng)則是下一步演進。我們已看到簡單卻具突破性的產(chǎn)品完全打破市場。這些產(chǎn)品的核心是智慧和連接的攝影機，采用先進的圖像感測技術(shù)。改進CMOS圖像感測器的畫素性能使光靈敏度能等同于CCD圖像感測器。更小尺寸、更低功耗和低成本的CMOS圖像感測器采用全新元件類，并支援CMOS 圖像感測器在無數(shù)應(yīng)用中迅速普及。在圖像感測器技術(shù)的推動下，攝影機讓更多地連接到我們的設(shè)備、汽車、家居及最重要的人們。CMOS圖像感測器打開了一扇窗，并帶人們進入前所未知的生活。

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