六月 09, 2025

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安防摄像头已成为住宅、商业和工业安全系统中不可或缺的组成部分。许多行业报告预测,到 2030 年,安防摄像头将成为图像传感器的第二大应用市场,仅次于手机。随着技术的进步,电池供电的无线摄像头因安装简便、灵活性强而成为发展趋势。然而,功耗是这类摄像头面临的一个主要挑战。这些摄像头通常安装在难以触及的位置,频繁更换电池或为电池充电会很麻烦。对于部署了多台摄像头的系统来说,这一问题会变得更加严峻。高效的电源管理对于延长电池续航时间至关重要,可确保摄像头长时间保持运行。 

摄像头中的主要耗电部件包括主处理器、红外 LED(在黑暗条件下使用)和图像传感器。图像传感器是整个系统的主要数据来源,因此需要 24/7 不间断运行。通过适当的设计,图像传感器可以内建多种节能特性,在降低自身功耗的同时,也带动整个摄像头系统提升能效。 

安森美 (onsemi) 传感器最近推出了一项名为运动唤醒的技术,能够极为有效地优化电池供电安防摄像头的功耗。在这篇博客中,我们将探讨运动唤醒技术的工作原理及其大幅降低功耗的能力。 

电池供电摄像头的功耗难题 

电池供电的安防摄像头具有多种优势,例如放置灵活、安装成本低和可移植性强。但与此同时,也伴有一个明显的缺点:需要充电或更换电池。频繁更换电池或充电很麻烦,特别是当摄像头安装在不易触及的位置时。传统的电池供电摄像头由于需要持续运行且不能停机,耗电量极大。许多传感器不具备运动检测能力,也缺乏可调整的低功耗模式,需要依靠主处理器来检测和识别运动。在这种情况下,传感器和处理器都在不断消耗电量。

为了解决这一难题,安森美将运动唤醒功能融入旗下的 Hyperlux LP(低功耗)和 Hyperlux LH 系列图像传感器。运动唤醒技术使摄像头能够在平时保持极低的功耗状态,只有在检测到运动时才会完全激活,从而显著降低了摄像头在空闲状态下的功耗,有效延长了电池的续航时间。 

运动唤醒技术的工作原理 

当未检测到运动时,运动唤醒技术使图像传感器以低分辨率和低帧率运行,处于一种预检测模式。这种模式下的功耗不到满负荷运行时的百分之一,相当于让摄像头进入近乎休眠的状态。当图像传感器检测到移动时,会触发中断机制唤醒系统,并将检测到的对象图像传输至处理器进行分析,以判断是否需要切换到全分辨率、高帧率模式来捕捉和处理对象画面。 

下面详细介绍了运动唤醒操作的几个关键阶段: 

1.预检测状态:图像传感器进入经过优化的超低功耗模式,以低分辨率和低帧率运行,在保持最小能耗的同时持续监测任何运动迹象。如果需要进一步降低功耗,图像传感器甚至可以进入待机状态,只有当被动红外 (PIR) 传感器检测到运动时,才进入超低功耗模式。 

Figure 1: Block Diagram of the Wake-on-Motion Function
图 1:运动唤醒功能框图 

运动唤醒功能还可通过 16x9 网格得到进一步增强,最终用户和处理器可以指定图像传感器在哪个区域内进行运动检测,从而有效减少下文中将探讨的误检问题。 

Figure 2: Example of the Grid Used to Detect Motion Only in Certain Regions
图 2:使用网格来检测特定区域运动的示例 

2. 运动检测:当在视野范围内检测到运动时,图像传感器会触发中断机制,向图像信号处理器 (ISP) 或系统单芯片 (SoC) 发出警报。然后,ISP/SoC 会验证检测到的运动是否与应用场景相关(例如,区分是有人靠近还是树在风中摇曳)。 

3. 完全激活:如果检测到的运动具有相关性,图像传感器和摄像头的处理系统将完全激活,捕捉高分辨率画面,并根据需要向用户或安防系统发出警报,同时将画面存储在本地非易失性存储器中。 

4. 返回预检测状态:完成画面捕捉后,如果未再检测到运动,系统将返回低功耗的预检测模式,直至检测到下一次运动事件。 

安森美运动唤醒技术为电池供电摄像头赋予的优势 

运动唤醒功能为电池供电的安防摄像头带来了多种优势,成为打造高效、持久运行监控系统的理想方案: 

1. 延长电池续航时间 

行业趋势表明,电池供电摄像头的目标是实现 180 天的续航时间,一些制造商的目标甚至达到了连续运行长达一年。安森美的运动唤醒功能正是迈向这一目标的重要一步,大幅减少了频繁更换电池或充电的需求。

在未检测到运动时,运动唤醒功能让摄像头保持在低功耗状态,从而节省电量,延长摄像头的运行周期。不仅如此,主处理器也可以进入待机模式,只有当图像传感器检测到运动并发出中断信号时才会唤醒,从而使整个系统的节能效果成倍提升。 

2. 优化性能且不影响画质 

通常情况下,全分辨率和全帧率仅需运行一小段时间,图像传感器大部分时间都处于低功耗的预检测状态。  摄像头在空闲期间以超低功耗模式运行,当检测到运动时,会快速切换到完整功能状态。此举保证了系统在必要时可获取清晰且高分辨率的图像,不会影响安防摄像头图像流的整体质量。此功能对于需要可靠和及时监控的应用至关重要,例如住宅、商业场所或工业场所的出入口区域。 

3. 减少误报 

运动检测系统的一个常见问题是无关运动(例如摇晃的树木和小动物)容易引起误报。安森美的运动唤醒系统采用了先进的功能,使图像传感器能够区分重要事件和背景干扰。通过过滤无关运动,运动唤醒技术能够减少误报数量,确保系统仅在真正重要的事件发生时才会启动。 

对住宅用户和商业用户的影响 

对于住宅用户来说,配备安森美运动唤醒功能的安防摄像头带来了安心与便利。由于电池续航时间延长,用户无需担心频繁充电,打造真正省心无忧的家庭安防体验。无论是监控前门、后院还是车道,此类摄像头都能提供高效的监控,而且无需频繁维护。 

商业和工业设施也能从中受益匪浅。在商业和工业环境中,安防摄像头通常部署在难以触及的区域,例如建筑物外墙高处或天花板上。降低电池更换频率不仅可以节省人工成本,还可以确保摄像头在更长时间内保持正常运行和可靠性能,对于依靠持续监控来确保安全、防盗和合规的企业来说,具有重要意义。 

专为满足安防系统的低功耗需求而设计 

优化电池供电安防摄像头的功耗,对于确保高效、持久的运行至关重要。安森美的运动唤醒技术提供了一种实用的方案,可在低功耗和高画质监控之间取得平衡。通过延长电池续航时间和提高可靠性,运动唤醒技术使无线安防摄像机在部署上更加灵活、经济,成为现代化安防系统中不可或缺的一环。 

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