《嵌入式图像和视觉处理-2017版》

Embedded Image and Vision Processing

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从图像处理过程中的算法到视觉处理器中运行的神经网络，本报告重点关注视觉系统中的硬件演变，以及软件如何颠覆该领域。

视觉系统中的软件

视觉系统正变得越来越重要。因此，本报告在技术和市场层面上都阐述了视觉系统中嵌入式软件和硬件之间的密切关系。什么是软件技术呢？它如何影响硬件？哪些硬件受到影响？什么样的市场会受到影响？它们又将如何发展？带着这些问题阅读我们的报告吧。

我们可以将视觉系统中的软件划分为两个不同的层次：

第一个层次的软件非常接近于硬件，被写入独立的现场可编程门阵列（FPGA）/专用集成电路（ASIC）芯片中，或者集成到更为复杂的体现结构中。这一层次软件是任何图像采集之后最重要的图像处理步骤。在图像信号处理器（ISP）中实现的图像处理功能相当简单，其必须将来自图像传感器的信号转换为人眼可以理解的图像。ISP通过其由硬件构成且经过管线化的专用引擎可以实现图像信号的快速处理。ISP既可以对镜头等进行光学补偿，也可以对由于图像传感器的不一致性导致的画质损伤进行修复处理，这些处理都是以像素为单位的，不需要大量的内存和电能。

第二个层次的软件是完全不同的，功能更加复杂和多样化。在本报告中，我们重点介绍嵌入式软件，更确切地说，是最新的人工智能（AI）方法衍生的推理软件。这种技术需要大量的内存和计算能力，其使用完整的图像帧作为图像处理的“原料”，其目标不是图像修复，而是分析和理解图像中的“世界”。在视觉系统中，人工智能技术专注于检测眼镜、脸部、交通标志、行人、车道、汽车前方的车辆和障碍物，以及基于神经网络的人脸识别、虹膜识别、行为和手势识别等。本报告特别研究了著名的技术——深度学习，其在近些年取得了令人瞩目的成果。

视觉系统中的人工智能（AI）技术

举例：应用于人脸识别的深度学习

当软件颠覆硬件时

人工智能已经完全“扰乱”了视觉系统的硬件，并且深深地影响到某些细分领域，比如Mobileye在汽车领域的业务。图像分析为产品增加了很多价值，因此图像传感器厂商越来越希望将软件集成到他们的系统中。现在，图像传感器必须超越图像拍摄——实现图像分析！

然而，为了运行这些类型的软件，高功耗的计算和存储是必要的，这导致视觉处理器的诞生和发展。图像信号处理器（ISP）市场的复合年增长率（CAGR）稳定在6.3%，2017年ISP市场规模达到44亿美元。同时，视觉处理器市场正在爆发性增长，复合年增长率（CAGR）高达30.7%，2017年视觉处理器市场规模为6.53亿美元。

如今，优化需要软件和硬件并行发展。根据实际问题和规范，一家公司可以在硬件方面投入更多研发，而不是软件，反之亦然。但是，软件更容易定义、调整和更新。所以，软件的增长比硬件更重要。因此，预计2025年人工智能市场将达到350亿美元，预计2017~2025年人工智能市场的复合年增长率（CAGR）为50%。

从图像信号处理器到传感器融合处理器

硬件市场和商业模式

本报告详细介绍了图像信号处理器（ISP）和视觉处理器的市场份额及其发展演变，以帮助读者正确理解人工智能（AI）技术如何影响硬件。视觉系统的硬件市场分为两种不同的商业模式：（1）没有硬件产品的知识产权（IP）公司；（2）出售处理器的硬件公司。这两种模式中的领先者很容易被发现：ARM和Synopsys是IP领域的“霸主”；豪威科技（OmniVision）、Mobileye和安森美半导体（On Semiconductor）是硬件领域的佼佼者。

人工智能市场，尤其是视觉系统，是新兴且极具活力的，每年创造出数百家创业公司。虽然该市场还没有明确的领导者，但有很多高度专业化的公司。因此，本报告针对人工智能的市场驱动力、技术发展和重要的并购，给出专业的观点。

本报告的目标之一是让读者了解人工智能出现之后什么将会发生。人工智能目前已经成功进入了视觉系统，为汽车、安防监控、生物识别、生物医疗等各种领域开辟了新的视野。但是，人工智能也面临着一些道德问题，我们必须想方设法解决。

2012~2021年视觉系统的硬件市场发展情况

随着软化和硬件的快速发展，人工智能技术在许多领域都有着光明的未来。在无人驾驶汽车中，人工智能使得汽车可以理解周围的世界，预测车辆轨迹、车与车交流和自动驾驶。这将导致传感器融合的发展，例如，英伟达（NVidia）的Drive PX——开 52 29124 52 15231 0 0 3014 0 0:00:09 0:00:05 0:00:04 3014式人工智能车用运算平台，提供了非常好的计算性能和内存，可处理来自多种传感器的数据。在监控和安防方面，人工智能使得人脸识别和虹膜识别变得异常强大，2017年发布的苹果iPhone X为消费领域的人脸识别“开天辟地”。

对于整个视觉系统领域来说，人工智能令人兴奋不已。本报告详细介绍了人工智能技术及其影响，以及各家厂商如何应对。您可以在本报告中全面了解到视觉系统中的人工智能技术和市场。

人工智能的出现 - 技术因素

本报告涉及的部分公司：Algolux, Amazon, Altek, Ambarella, AMD, ARM, Apple, B-Secur, Biowatch, CEVA, Canon, Chips&Media, Cognitec, Delta ID, Ergoneers, EyeLink, Eyesmart Technology, Eyetech, Face++, Facebook, Fotonation, Google, IBM, Intel, Imagination, Irisys, Iritech, ISCAN, Kairos, LC Technologies, LG, Microsoft, Mobbeel, Mobileye, Movidius, Nec, Nextchip, Nvidia, NXP, Omnivision, ON Semiconductor, OpenCV, Parrot, Pixelworks, Princeton Identity, Qualcomm, SensorMotoric Instruments, Smart Eye, Socionext, Sony, Sthaler, STMicroelectronics, Sunplus, Synopsys, The Eye Tribe, Tobii, Xperi...

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