用单颗芯片实现出色的处理性能、能效和安全性
研究发现,我们人类擅长与外界进行可视化互动,因为我们处理视觉图像的速度远远快于其它形式的媒介,如书面文字。增强现实(AR)跟虚拟现实(VR)比较类似,能帮助我们更好地体验周边环境,二者的主要区别在于AR 能通过文字或其它视觉信息实现自然界的增强,从而让我们更加安全高效地在自然环境中实现互动,而VR则能让我们浸入在综合创建的环境中。增强现实和虚拟现实相结合通常被称为混合现实(MR)。许多人已经在日常生活中接触过AR 了,但却没有意识到,比方说我们用移动设备实现街道导航或者玩 Pokémon Go 这样的 AR 游戏。
图1 - 虚拟现实、增强现实和混合现实。
抬头显示器(HUD)就是 AR 及其应用的一个很好的例证。就比较简单的 AR 应用而言,诸如HUD用于航空和汽车应用领域,可让驾驶人员无需低头看仪表盘就能直接了解车辆信息。有的AR 应用可提供更高级的功能,比方说可穿戴技术(通常称为智能AR),Tractica预计这样的高端应用到 2020 年将实现 23 亿美元的市值。
增强现实有助于改善我们的生活 AR 正全面进军工业、军事、制造、医疗和商业等各个不同应用领域,显著改善我们的生活。在社会商业领域,AR 用于社交媒体应用,可添加生物信息,甚至能识别每个人。
许多 AR 应用需要操作人员佩戴智能眼镜。智能眼镜通过取代手动作业或者提供零部件组装信息等,可大幅提高制造业的工作效率。在医疗领域,智能眼镜能分享病例以及创伤和损伤细节等,从而让抵达现场的急救人员获得必要信息,随后再提供给急诊室。
图2 - 智能眼镜用于工业领域的实例。
一家大型快递公司目前正采用AR智能眼镜读取包裹条码。扫描条码后,智能眼镜能通过 Wi-Fi 连接与公司服务器通信,明确包裹的最终目的地。知道目的地后,智能眼镜能告知包裹应该堆放在什么位置,以便发运。
除了考虑最终应用之外,AR 解决方案还要考虑性能、安全性、功耗、面向未来等一系列要求。不同要求之间可能会存在冲突,因此设计人员必须同时考虑到所有这些要求,力争推出最佳AR 系统解决方案。
利用AR系统赢得成功复杂的 AR 系统要求能够连接多个摄像头传感器并处理其提供的数据,以便了解周围环境。这些摄像头传感器可能要处理电磁(EM)频谱的不同频段信息,包括红外线或近红外线等。此外,就像 MEMS 加速计和陀螺仪一样,传感器可能提供 EM 频谱之外的信息,结合全球卫星导航系统 (GNSS) 提供的位置数据,可检测移动和旋转情况。对不同类型传感器进行传感器融合的嵌入式视觉系统统称为异构传感器融合系统。
AR 系统还需要实现高帧率,能逐帧进行实时分析,从而提取和处理每帧所含的信息。能否为系统提供处理功能,满足上述要求,这就成了组件选择的一个决定性因素。