Niedrigleistungsdesignstrategien für Kameramodule

Hier sind einige Strategien für das Design mit geringer Leistung. Kamerasins Deutsche übersetzen

Bildsensor: Wählen Sie Sensoren mit Niedrigenergiemodi aus. Zum Beispiel können einige CMOS-Bildsensoren in einen Ultra-Niedrigenergie-Schlafmodus wechseln, wenn sie nicht verwendet werden, und nur aufwachen, wenn ein Bild erfasst werden muss. Dies kann den Stromverbrauch erheblich reduzieren. Darüber hinaus können neue rückseitig belichtete (BSI) Sensoren bei gleichem Leistungsniveau einen geringeren Stromverbrauch bieten als herkömmliche frontbeleuchtete Sensoren, da sie das Licht effizienter nutzen und den zur Erzielung ausreichender Helligkeit benötigten Strom reduzieren.

Prozessor System on ChipVerwenden Sie Prozessoren mit geringer Leistungssystem-on-Chip (SoC). Diese Chips werden häufig mit fortschrittlichen Fertigungsprozessen hergestellt, wie zum Beispiel dem energiesparenden Prozess von TSMC, der sowohl den statischen als auch den dynamischen Stromverbrauch reduzieren kann. Darüber hinaus kann die Energiemanagementeinheit innerhalb des SoC die Spannung und Frequenz verschiedener Module dynamisch anpassen, basierend auf der Arbeitslast, um unnötigen Energieverbrauch zu vermeiden.

Andere Peripheriegeräte: Wählen Sie energieeffiziente Modelle für Peripheriegeräte wie Wi-Fi- und Bluetooth-Module aus. Zum Beispiel können Bluetooth Low Energy (BLE)-Module in den Schlafmodus wechseln, wenn die Datenübertragung selten erfolgt, was den Energieverbrauch reduziert.

Leistungsmanagement-Schaltungsdesign: Entwerfen Sie effiziente Leistungsmanagement-Schaltungen, um Energieverluste durch eine ordnungsgemäße Leistungsverteilung und -umwandlung zu reduzieren. Verwenden Sie beispielsweise Schaltnetzteile anstelle von linearen Netzteilen, da sie effizienter sind und die Eingangsspannung effektiver in die erforderlichen Betriebsspannungen für die Komponenten der Kamera umwandeln können. Fügen Sie außerdem mehrere Leistungsschalter in die Schaltung ein, um die Stromversorgung für verschiedene Komponenten basierend auf verschiedenen Betriebsmodi (wie Leerlauf, Vorschau und Aufnahme) zu steuern und eine fein abgestimmte Leistungsverwaltung zu ermöglichen.

Reduzieren Sie parasitäre Schaltungselemente: Optimieren Sie während der PCB-Designphase das Routing und die Komponentenplatzierung, um die parasitären Kapazitäten und Induktivitäten im Schaltkreis zu reduzieren. Diese parasitären Elemente können Energieverluste während der Signalübertragung verursachen, daher kann ihre Reduzierung die Schaltungseffizienz verbessern und den Stromverbrauch senken. Verkürzen Sie beispielsweise die Länge von Hochfrequenz-Signalen, um Signalreflexionen und -dämpfungen zu reduzieren und somit den Stromverbrauch während der Signalübertragung zu senken.

Intelligenter Schlaf- und Weckmechanismus: Die Software steuert das, um in den Schlafmodus zu wechseln, wenn es nicht benötigt wird (z. B. keine Bewegung erkannt oder keine Operationen für eine lange Zeit). Im Schlafmodus werden unnötige Hardwarekomponenten wie der Videokodierer und das Wi-Fi-Übertragungsmodul ausgeschaltet, sodass nur ein Niedrigstromüberwachungsmodul (wie ein Bewegungssensor) übrig bleibt, um zu erkennen, ob die Kamera aufgeweckt werden soll. Wenn das Überwachungsmodul Weckbedingungen erkennt (wie Bewegungsauslösung oder Fernbedienungsbefehl), weckt es die Kamera schnell auf und stellt ihren Arbeitszustand wieder her.

Bildfrequenzanpassung: Passen Sie die Videobildfrequenz dynamisch an die Dynamik der Szene und die Benutzerbedürfnisse an. Zum Beispiel kann in einer Überwachungsszene die Bildfrequenz reduziert werden, wenn das Bild lange unverändert bleibt, um die Datenverarbeitung und -übertragung zu verringern und somit den Stromverbrauch zu senken. Erhöhen Sie die Bildfrequenz wieder, wenn Bewegung erkannt wird oder eine detaillierte Beobachtung erforderlich ist.

Bei Szenen, in denen hohe Bildauflösung nicht erforderlich ist, senken Sie die Bildauflösung über die Softwareeinstellungen. Eine niedrigere Auflösung bedeutet weniger für den Bildsensor zu sammeln und weniger Arbeitslast für den Videokodierer, was den Stromverbrauch reduziert. Zum Beispiel kann bei der Fernüberwachung, bei der nur eine allgemeine Ansicht erforderlich ist, eine niedrigere Auflösung für die Vorschau verwendet werden.

Bild- und Videobearbeitungsalgorithmus-Optimierung: Optimieren Sie die internen Bild- und Videoalgorithmen der Kamera, um die Berechnung zu reduzieren. Verwenden Sie beispielsweise in Bildkompressionsalgorithmen effizientere Codierungsmethoden wie H.265/HEVC. Im Vergleich zur traditionellen H264-Codierung können diese die Datenmenge reduzieren, während die Bildqualität gleich bleibt, was den Stromverbrauch des Videocodierers senkt. Optimieren Sie auch die Bildverbesserung und -filterung, um unnötige Berechnungsschritte zu reduzieren und die Algorithmuseffizienz zu verbessern.

Optimierung des intelligenten Erkennungsalgorithmus: Zur Optimierung von Ziel-Erkennungs- und Gesichtserkennungsalgorithmen in intelligenten Kameras die neuronale Netzwerkstruktur oder leichte Modelle optimieren, um die Berechnung zu reduzieren, während die Erkennungsgenauigkeit beibehalten wird. Durch die Verwendung von Tiefenweise trennbaren Faltungen anstelle von traditionellen Faltungen kann die Berechnung erheblich reduziert werden, wodurch der Energieverbrauch des Prozessors, der diese Algorithmen ausführt, gesenkt wird.