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3D視覺傳感器

ADAS準(zhǔn)備好被“重新定義”了嗎?

發(fā)布日期:2022-04-17 點(diǎn)擊率:66


 導(dǎo)讀: 就在《EE Times》拜訪總部位于巴黎的新創(chuàng)公司Chronocam,打算就其研發(fā)中的事件驅(qū)動型計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)進(jìn)行采訪之際,恰好傳來了英特爾宣布收購Mobileye的消息,當(dāng)時整個公司都為之感到震驚。

 

就在《EE Times》拜訪總部位于巴黎的新創(chuàng)公司Chronocam,打算就其研發(fā)中的事件驅(qū)動型計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)進(jìn)行采訪之際,恰好傳來了英特爾宣布收購Mobileye的消息,當(dāng)時整個公司都為之感到震驚。


才剛與這間新創(chuàng)公司的首席執(zhí)行官談話后沒多久,就聽聞這個大消息。記者關(guān)上了她的筆電,走出會議室去參觀公司。Chronocam首席執(zhí)行官Luca Verre忽然出現(xiàn),并盯著他的智能手機(jī),冷靜但語氣中仍不免透露出些許驚訝的語氣,他說:“英特爾剛花了150億美元并購了Mobileye。”


再說一遍?記者自己也嚇到。


英特爾和Mobileye為計(jì)算機(jī)與視覺芯片業(yè)界的兩大巨擘,此次并購將為汽車市場帶來深遠(yuǎn)的影響。但是對于像Chronocam這樣的新創(chuàng)公司會造成甚么影響呢?


盡管這位首席執(zhí)行官從未將Mobileye視為競爭對手,但Chronocam的技術(shù)如果成功,將可能推翻目前在汽車、無人機(jī)和機(jī)器人中所使用的傳統(tǒng)CMOS影像感測技術(shù)與圖像處理算法。


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Chronocam首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Luca Verre


這間新創(chuàng)公司的傳感器技術(shù)不僅提供人類使用,也適用于機(jī)器感知和偵測,因而將徹底改變當(dāng)今的CMOS影像傳感器市場。


Chronocam的事件驅(qū)動型傳感器仍屬于相當(dāng)新的產(chǎn)品,尚未被應(yīng)用于任何商用車輛、無人機(jī)或機(jī)器人市場。


影像/感測市場的專家們認(rèn)為,Chronocam正處于影像和感測市場的十字路口。在影像傳感器未來十五年的發(fā)展上,Yole Developpement的圖像處理部門負(fù)責(zé)人Pierre Cambou認(rèn)為,隨著產(chǎn)業(yè)從攝影的年代朝向機(jī)器感知,Chronocam的技術(shù)將成為許多顛覆性技術(shù)中的其中一項(xiàng)。


Chronocam的故事很耐人尋味——甚至是在火熱的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)/自動駕駛車市場中,競爭越來越激烈,大型企業(yè)正開始進(jìn)行整并。


面對英特爾和Mobileye這兩大業(yè)界巨擘的超級組合,Chronocam是否會做出適當(dāng)?shù)囊驊?yīng)?


英特爾/Mobileye的并購交易是否會影響到Chronocam進(jìn)入汽車傳感器市場的計(jì)劃?有可能是這樣。但是,Chronocam首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Luca Verre仍然保持樂觀態(tài)度。


Chronocam與英特爾和Mobileye這兩家公司(延伸來說還有Nvidia、NXP/Qualcomm等)都在追求同樣的目標(biāo):使其自動駕駛機(jī)器達(dá)到近乎實(shí)時感知、偵測和分析大量數(shù)據(jù)的功能,讓汽車碰到任何緊急危險時能立即應(yīng)變。


Chronocam在芯片業(yè)界并非大廠,但這間新創(chuàng)公司并不氣餒。以下為原因:



數(shù)據(jù)擷取與數(shù)據(jù)處理


正如Verre的解釋,大型GPU/CPU公司仍試圖找出最佳方式,更準(zhǔn)確、更快速地處理收集到的大量數(shù)據(jù)。Verre說:“相形之下,我們的重點(diǎn)不在于處理方面,而在數(shù)據(jù)的擷取。”


Chronocam的傳感器技術(shù)專用于擷取簡化的數(shù)據(jù),并提供不同機(jī)器所需的數(shù)據(jù),如此大量簡化過的資料,能讓汽車達(dá)到近乎實(shí)時決策的能力。


Verre猜測英特爾與Mobileye的合并將加劇處理器市場上的競爭,最后會將較為弱勢的業(yè)者趕出市場。


然而,Verre相信在市場調(diào)整之后,將會留下資料擷取的公司如Chronocam。他說:“這是我對短期的看法。”長期看來,Verre猜測,在處理器領(lǐng)域中,最終將從關(guān)注于更有效的替代性資料擷取方案開始,以減少傳感器收集的資料量。


領(lǐng)先群雄


電子產(chǎn)業(yè)中只有少數(shù)公司正進(jìn)入機(jī)器感測領(lǐng)域,而Chronocam則是領(lǐng)先者。該公司的技術(shù)已經(jīng)脫離實(shí)驗(yàn)室階段,即將進(jìn)入商用市場。


這家法國新創(chuàng)公司開發(fā)了一種事件驅(qū)動的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù),可以擷取視線內(nèi)發(fā)生的事件數(shù)據(jù),而非人為建立靜態(tài)影像(frames)的影像數(shù)據(jù)。去年十月,Chronocam從雷諾汽車(Renault)、博世創(chuàng)投(Robert Bosch Venture Capital)、英特爾等五家投資公司募集了1,500萬美元的第二輪資金。


同一領(lǐng)域中的其他參與者包括位于蘇黎世的iniLabs,為瑞士學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的分支機(jī)構(gòu),其任務(wù)是推廣神經(jīng)形態(tài)工程技術(shù)。三星(Samsung)也在上個月的ISSCC中首次談到該公司的事件驅(qū)動型視覺傳感器


《EE Times》在一年前采訪了Chronocam,如今再度來到巴黎專訪該公司首席執(zhí)行官Verre。我們問他Chronocam在市場上的定位(有任何變化?)、正在開發(fā)機(jī)器視覺市場的哪些部份,以及如何看待這塊新興市場。


技術(shù)概述


在聊到Chronocam的發(fā)展之前,先簡單介紹該公司的事件驅(qū)動型傳感器如何運(yùn)作。我們來看Chronocam的共同創(chuàng)辦人兼首席技術(shù)官Christoph Posch在一年前的談話內(nèi)容。

 

這些事件驅(qū)動型組件當(dāng)初的設(shè)計(jì)并非用來擷取一系列的快照,也不用于處理靜態(tài)影像。相反地,它們從一系列的自動像素中產(chǎn)生時間連續(xù)的信息流,每個像素獨(dú)立地調(diào)整數(shù)據(jù)擷取過程與接收到的視覺輸入。因此,這些傳感器可以避免資料重復(fù)存放——這是一般影像傳感器常碰到的問題。異步像素電路(asynchronous CMOS pixel circuit)以非常高的時間分辨率擷取場景動態(tài),并且在動態(tài)范圍內(nèi)擷取數(shù)據(jù)。


市場挑戰(zhàn)


對于任何一種新技術(shù)的發(fā)明者來說,即使市場上產(chǎn)生一點(diǎn)點(diǎn)的變革都令人振奮。然而,這個事件并未因此激勵人心,反而在傳統(tǒng)影像傳感器業(yè)界引起一陣騷動。


由于碰到了阻礙,如果還想說服別人加入這個以往沒有任何人碰過的領(lǐng)域并不容易,而要說服別人加入并參與變革和建立生態(tài)體系(eco-system),更不是膽怯軟弱的人能做到的。然而,Chronocam首席執(zhí)行官Verre仍不屈不撓。


Verre表示他正盡可能地使公司加速成長中,同時在復(fù)雜的機(jī)器視覺市場中尋找正確方向并在必要時調(diào)整策略。


但是問題來了。


屏幕上顯示的是Chronocam傳感器所擷取的手部動作


如今,Chronocam將以其顛覆性技術(shù)進(jìn)軍ADAS市場,可能令人感到疑惑。難道產(chǎn)業(yè)中沒有其他公司——尤其是像Mobileye這樣的公司—已經(jīng)在解決ADAS領(lǐng)域中大多數(shù)的技術(shù)問題?汽車原始設(shè)備制造商(OEM)或一線業(yè)者能否看到Chronocam提供其他公司所沒有的服務(wù)?如果有的話,又具有何種價值?有什么價值?


首先,Verre解釋:“我們并非僅提供所謂的影像,而是提供給機(jī)器使用的視覺數(shù)據(jù)。”


他提到Chronocam事件驅(qū)動型(event-driven)傳感器的三個主要優(yōu)點(diǎn):“可產(chǎn)生較少的數(shù)據(jù)量,能夠達(dá)到更快的反應(yīng)時間,并且可在更寬廣的動態(tài)范圍中運(yùn)作。”


相較于傳統(tǒng)影像傳感器使用許多重復(fù)的靜態(tài)影像而較為耗能,Chronocam的不同點(diǎn)在于其以事件驅(qū)動型的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)只擷取一個場景中因動作而產(chǎn)生的局部像素級變化。


Verre表示:“減少數(shù)據(jù)量相當(dāng)重要,因?yàn)槲覀儫o法讓帶寬超載。即使是非常少的數(shù)據(jù)量也會對ADAS應(yīng)用所需的資源量和成本造成相當(dāng)?shù)挠绊憽4送猓@一技術(shù)還能讓機(jī)器實(shí)時處理數(shù)據(jù)。”


采用該公司計(jì)算機(jī)視覺傳感器的另一個強(qiáng)項(xiàng)表現(xiàn)在其動態(tài)范圍。


事件驅(qū)動型計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)不受光線條件影響,無論明亮或暗處,皆可擷取視覺數(shù)據(jù)。Verre說:“在如此寬廣的動態(tài)范圍內(nèi)擷取高質(zhì)量時間數(shù)據(jù)的過程就是一個極大的優(yōu)勢。”他解釋說,與動態(tài)范圍在80到100dB之間的傳統(tǒng)影像傳感器相比,Chronocam的技術(shù)可提供120到140dB的動態(tài)范圍。


然而,Chronocam的市場定位明顯地轉(zhuǎn)移至某一個方向。但Chronocam相信,在進(jìn)入ADAS/自動駕駛車市場時,并不至于與現(xiàn)有CMOS影像傳感器供貨商社群發(fā)生沖突。


與一年前所聽到不同的是,Chronocam如今開始將其技術(shù)運(yùn)用在幾種提升ADAS/自動駕駛車安全性所需要的傳感器中。


事實(shí)是目前的CMOS攝影機(jī)在車用市場的基礎(chǔ)穩(wěn)固。如下圖研究機(jī)構(gòu)Yole Developpement的圖表中所示,車用攝影機(jī)的需求正快速成長中。



除了采用多臺攝影機(jī),具備ADAS功能的汽車也已經(jīng)布署了不同傳感器,例如雷達(dá)、光達(dá)(LiDAR)到超音波傳感器等。

 

Verre預(yù)期:“雷達(dá)可能會繼續(xù)存在,攝影機(jī)需要用來顯示信息(提供駕駛使用)。但是當(dāng)加入Chronocam的事件驅(qū)動型傳感器,可提升其他傳感器的效能,并加快擷取數(shù)據(jù)的速度。”


Verre提到事件驅(qū)動型傳感器并不會擷取模糊的動作數(shù)據(jù),運(yùn)作時也并不受光線條件的影響。較高的時間數(shù)據(jù)能與其他傳感器共同運(yùn)作。他提到Chronocam目前尚沒有合作伙伴,但其目標(biāo)在于與其他的傳感器合作伙伴共同建立一個以事件驅(qū)動型傳感器為中心的生態(tài)系統(tǒng)。


Chronocam的傳感器運(yùn)用在車子時,舉例來說,能取代昂貴的光達(dá)系統(tǒng),能夠使自動緊急煞車功能成為標(biāo)準(zhǔn)功能,并運(yùn)用在非高價車上,因?yàn)檫@種事件驅(qū)動型傳感器并不需要大量的數(shù)據(jù)處理。


深度學(xué)習(xí)


那么深度學(xué)習(xí)(deep learning)又扮演什么角色?許多目前正在研發(fā)中的自動駕駛車開始采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)來處理大量收集到的感測數(shù)據(jù)。


如同Nvidia所表示,深度學(xué)習(xí)“仰賴強(qiáng)大運(yùn)算能力的GPU、存取大量的數(shù)據(jù),以及具備智能算法,為深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理復(fù)雜的問題。”例如,Nvidia的GPU可用在深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)與推論方面。


目前用于深度學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)集主要是以傳統(tǒng)CMOS影像傳感器所擷取的數(shù)據(jù)為主。如果Chronocam決定采用深度學(xué)習(xí)技術(shù),該公司需要自行訓(xùn)練數(shù)據(jù)集——其方式就是透過事件驅(qū)動型的數(shù)據(jù)。



汽車OEM將會在現(xiàn)有組合中再增加一個(或多個)傳感器嗎?


事件驅(qū)動型傳感器的基礎(chǔ)是神經(jīng)形態(tài)工程學(xué)。Verre表示,這對于Chronocam來說是可行的,并不需要拒絕,因?yàn)樾枰邮苡?xùn)練的數(shù)據(jù)量會變得更少。事件驅(qū)動型傳感器本質(zhì)上能夠非常快速地加以反應(yīng)。他補(bǔ)充說:“Chronocam自己的人工智能(AI)數(shù)據(jù)庫能完全配合處理事件驅(qū)動型數(shù)據(jù),且預(yù)計(jì)今年底前將可完成。”


看好哪些市場應(yīng)用?


Chronocam已經(jīng)將目光瞄準(zhǔn)了三個市場:汽車、AR/VR和機(jī)器人。該公司最早準(zhǔn)備好打入的市場是機(jī)器人,預(yù)計(jì)在2018年推出產(chǎn)品。采用事件驅(qū)動型傳感器的機(jī)器人可在工廠的安全距離內(nèi),監(jiān)控工人和協(xié)作型機(jī)器人(co-robot)的操作。


根據(jù)Verre所說,如果這類系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的影像傳感器,最小距離必須保持在40公分左右,因?yàn)閿X取數(shù)據(jù)時所造成的延遲,會使得協(xié)作型機(jī)器人在更接近人類時造成危險。


相反地,他提到,采用Chronocam的傳感器,距離可縮短至3公分。Chronocam目前正與一家美國的機(jī)器人制造大廠合作,但Verre并未透露該公司的名稱。原型機(jī)預(yù)計(jì)將于今年中以前完成。


AR/VR是Chronocam下一個計(jì)劃進(jìn)入的市場,商用化產(chǎn)品預(yù)計(jì)于2019年上市,該公司的傳感器將用于AR/VR頭戴式裝置的眼動追蹤與視覺測距功能。


最后一個但也是最大的市場為車用市場,其合作伙伴包括Renault、Nissan,以及歐洲以外的汽車OEM與一線廠商。Verre示表,該公司的計(jì)劃是在2018年年底前推出原型產(chǎn)品,以便能在“2021年如期上市”。


對于任何新創(chuàng)公司來說,投入車用市場的技術(shù)研發(fā)過程相當(dāng)痛苦,因?yàn)樗枰^長的產(chǎn)品開發(fā)周期,然而幸運(yùn)的是,Chronocam的產(chǎn)品也可以應(yīng)用在其他市場,如機(jī)器人與AR/VR,在開發(fā)車用市場期間可以先在這兩個市場上有所發(fā)揮。


Verre預(yù)估,該公司將在2019年開始看到實(shí)際的營收,一年大約會有兩千萬美元的銷售額。


需要強(qiáng)大的晶圓代工伙伴


這家新創(chuàng)公司目前的首要任務(wù)是完成這三個市場的產(chǎn)品原型,證明這些產(chǎn)品能有效地運(yùn)作,并且在每個市場建立合作伙伴關(guān)系。


一年前,Chronocam可能認(rèn)為提供第一層事件導(dǎo)向運(yùn)算(軟件開發(fā)工具包;SDK)的攝影機(jī)技術(shù)便足以說服客戶。但現(xiàn)在,Verre相信,Chronocam必須提供合作伙伴全面的垂直解決方案,若無法做到這點(diǎn),Chronocam認(rèn)為其與眾不同的技術(shù)將永遠(yuǎn)不會被市場接受。


為了成功推出其事件驅(qū)動型的傳感器技術(shù),Chronocam需要一家強(qiáng)大的晶圓代工合作伙伴。目前,該公司正使用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS圖像處理技術(shù),制造具有VGA分辨率的傳感器。Verre說:“但至少還必須提升到高畫質(zhì)(HD)的分辨率。目標(biāo)是改采用晶背3D堆棧技術(shù)來生產(chǎn)像素間距縮小至5微米的傳感器,相形之下,目前的傳感器約有15微米。”


一年前,Chronocam還只能從CEA Investment和Robert Bosch等創(chuàng)投業(yè)者中募得150萬歐元,而今,該公司已擁有1,500萬美元的資金,并正不斷地強(qiáng)化其工程團(tuán)隊(duì)。Verre的計(jì)劃是在今年底前擴(kuò)充到50人。

 

 

 

 

資料來源: EE Times     責(zé)任編輯:YOYO

 


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