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智能硬件与嵌入式系统和英特尔RealSense技术

发布时间:2020-07-21 17:29:43 阅读: 来源:压铸模厂家

摘要:本文基于全国嵌入式学术研讨会,对智能硬件与嵌入式系统内容分析、回顾及对物联网时代智能硬件应该如何发展做出思考。同时文中介绍了英特尔Real Sense技术和应用。

本文引用地址:智能硬件与嵌入式系统

复旦大学计算机系教授陈章龙:第一智能硬件背景,总结一下后智能手机的计算机业态是怎样的。第二,在2011年,IDC曾经提出来一个Smart System,实际上它也是在探讨这一个过程。第三,2015年5月交大的有EMBA到美国考察说,“中国在搞互联网+,美国已经进入了新硬件时代”。今天的内容是这三个东西结合在一起,合成一个话题。

在集成电路领域有摩尔定律,那么在计算机里面,有一个贝尔定律。贝尔定律是什么呢?意思是每10到15年,计算机技术有一个重大演变,就是它的业态的一个转变。实际上现在的情况,的确朝这个方向在走。

1946年,有了房间大小的计算机;17年之后,IBM推出IBM 360系列计算机;80年代IBM出现了PC台式计算机,1994年开始,开始出现笔记本电脑。2000年开始有智能手机。现在开始提出后智能手机时代。2014年,CES(国际消费类电子产品展览会nternational Consumer Electronics Show,简称CES)的会议上,Intel提出来后智能手机想法。

平均每10年,计算机要发生一次变化。那么后智能手机的时代以后,计算机是怎么样的呢?这是业界都在考虑的问题。2011年之际,有人提出了一个Smart System。这个概念提了以后,没有在业界普及,很快被其他的声音淹没了,与此同时美国在互联网大数据背景下,提出了以创客、极客为主要创业对象和新的硬件东西。这个所谓的硬件,不是常规的、国内可以复制的,而是指可以用节能的东西能够得出来的一些硬件,用一些与众不同的硬件。那么什么样的人才叫创客呢?创客首先要有创意的理念,没有创意的理念去搞创客,这是没意思。换句话说,建模式的创客,是创不出什么东西的。

现在很受大家欢迎的,工业4.0或者工业物联网等是两种不同的叫法。在德国,工业4.0是以实体的经济加上互联网,就是+互联网的形式;美国是互联网+的方式。

以前互联网都是碎片化,现在逐步晋升到行业化。大家也比较关注可穿戴的市场,那么这些巨大的市场,对于嵌入式系统提出了很高的要求。黄昌详教授在国内首先提出一个新型“信念-物理融合系统”的CPS。那么什么是CPS呢?实际上是要对计算机的体系架构要有一个根本性的革命,举个例子来说,第一代计算机是46年诞生,现如今已有70年历史,当时计算机做什么呢?就是做数字计算气象预报,方程计算。现如今,所谓物联网世界等,物理世界的架构对象已经变了。

前一个阶段,嵌入式系统开发应用的人,在平板手机的冲击下迷失了方向,无论是互联网、物联网,找不到自己的角色,就不能实行这个东西、很迷盲。比如大家一提到CPS,首先是变化,原来都是面向计算机,是面向对象的设计,现在是面向APP角色变化。其实是我们的对象是动态的,一直在变,而以前都是静态的变化,是非结构化的。那么计算机,特别是嵌入式系统怎么去适应这样的变化。对于当前来讲,陈章龙教授认为这两个主题应该是可以很好地去考虑的。第一迷失了方向,无论是工业4.0、物联网,我们都要从我做起,从自我做起,把这个行业去融合进去,从自我特长做起。第二是安全相关基础的硬件和软件的设计。

Real Sense技术与IoT应用

Intel亚太研发公司汤迪逊:Real Sense是英特尔针对摄像头开发的一种技术,3D摄像头简单。英特尔Real Sense其实是一种交互的手段,能够更好地体现立体的场景。从原理上来说是一模块上两个摄像头,通过两个摄像头的位置差别,判断出具体的场景深度的信息。深度的话,就有三维的概念在里边,这样可以通过三维信息去做很多事情。比如可以捕捉手势、捕捉面部表情,或者把更好的把面部和背景分离开来。因为面部距离和背景的距离是不一样的,利用这样的场景,可以更好地为场景中的物体建模。

对于整个Camera,产品线是包括两类FRONT-FANING和 REAR-FANING。但这两类其实在分法上只是针对这个笔记本和平板类的分法,最大差别就是感知的距离不太一样,FRONT-FANING是对着前面的一个摄像头,所以可能只需要1.5米左右的距离就足够了。但是REAR-FANING是在平板后面有一个摄像头对着外面拍的,特别是户外的场景,需要有比较长的感知距离。现在能够做到比较精确的深度判断是3米左右,那么过了3米之后它还能判断,因为距离越长它误差就会越大,那希望今后能够做到10米的比较精确的判断,这样它应用场景就可以丰富很多。因为2-3米还是非常近景的环境。而分成F系列和R系列,相对来说,内部的技术有细微差别,最大的差别就是它们的感知距离会不太一样。

3D Camera是个母模块,整个内部构造简单并不不复杂。它其中是左右两个红外的摄像头,利用两个摄像头的位置差,射到同样一个场景之外,用距离的差异来判断距离。中间还有一个摄像头,用来捕捉人眼可以看到;其他有一些处理模块信息,包括里面有简单ASeck,用来处理这些所有信息的。

英特尔开始研发这项技术,并没有考虑到嵌入式的场景,更多的是从笔记本包括手机这些场景去切入的,希望能够在这些消费类场合中,有更好的应用场景。但其实广阔来看,不单单是在一些个人的消费类场景中,而且在一些公共场合,甚至在一些工业场合都是有非常多用户,这里就举了一些例子,它可以对一个人体三维进行建模,比如说你在家里装修,或者工作中,如果你用3D摄像头把你整个家里的环境做个扫描之后,可以去建模,然后去模拟,或者去设计把家庭做成什么样子。还有在电子商务,现在比如流行O2O,改善在线购物体验,可以在很多场合考虑使用Real Sense 3D Camera技术去使购物的人更加有临场感。因为有深度信息,所以它可以借用深度信息来调整曝光,甚至你可以对于不同的背景和前景、曝光度量改善整体一照片质量,这些都可以用算法来实现。

Real Sense 3D Camera技术可以和虚拟的现实去联系起来,如图2你可以在一个游戏场景中把一个玩家的头像抠出来,然后把它实时放到游戏的界面里去。还有学习场景,学习和游戏是非常接近的两种应用场景,只是一个更多的是为了娱乐,一个更多的是为了知识。还有在在线的聊天中,你可以用自己的头像去代替以前的卡通头像,甚至你可以把背景去掉,完全只是用自己的面部信息聊天,整个聊天更加能够和游戏的场合去做一个融合。所以3D技术本身并不是非常有突破性的,但它已经到了非常实用的阶段,可以从整个硬件形成一个整体的模块,然后在软件上面提供一个完整的SDK(Software Development Ki,软件开发工具包),可以给到用户比较方便的应用场景和开发环境。但这块的话,就现有的条件来说,一个是相对比较短距离的F系列的,大概在1.5米到2米的摄像头,还有一个是R系列(R200和R100),这两种都是针对相对比较长距离感知。同时这两个硬件产品上,从系统上现在是支持Windows和安卓的,其实对于嵌入式来说,也在计划对Linux系统的支持。因为很多的嵌入式的环境下面,Linux的使用场景是非常丰富的,甚至于超过了安卓。

3D摄像头应用场景,比如在手势或在面部表情识别上,在SDK里面是有专门算法内置,它可以通过你捕捉你手上大概很多个不同点的信息,来判断做什么样的手势,特别是在家里比较近距离,你可以非常精确地看出来手的运动趋势,通过各种不同的手势可以去做控制。通过面部表情,通过找到78个控制点去提取特征,勾勒出整个面部的表情变化。Real Sense技术上是有一个类似APP Shop这样一个Online的市场,里边有能够支持到Real Sense技术应用,包括乐高、McAfee等,可以通过摄像头,比如笔记本,或者说平板类产品,必须要支持Real Sense的技术,再加上这些应用的话,可以有一些不同的体验。但是现在在游戏类上面,有一些不同的应用可以去尝试。(本文根据第13届全国嵌入式系统学术会议录音整理,未经演讲者确认)

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