瑞士電子與微技術(shù)中心(CESM)的研究人員開發(fā)出高效率的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，并用于設(shè)計(jì)出一款僅有幾立方公分的低功率實(shí)時(shí)臉部偵測(cè)與辨識(shí)攝影機(jī)系統(tǒng)。
研究人員將這款經(jīng)概念驗(yàn)證的系統(tǒng)稱為“視覺封裝”(Vision-In-Package；VIP)系統(tǒng)，整合了攝影機(jī)系統(tǒng)，以及低功耗處理器(ARM Cortex M4/M7與8MB RAM)、高動(dòng)態(tài)范圍成像器、光學(xué)組件和通訊接口等。該系統(tǒng)僅占用約4立方公分的空間，連電池加起來的重量還不到20克，并配備一套可實(shí)時(shí)執(zhí)行的完整臉部分析管線，并完全嵌入于此VIP系統(tǒng)中。
其軟件部份十分精簡(jiǎn)且獨(dú)立作業(yè)，無需外部支持。它是由精簡(jiǎn)版uKOS操作系統(tǒng)(在μKernel計(jì)劃開發(fā))以及執(zhí)行于其上的臉部分析套件共同組成。相較于執(zhí)行于強(qiáng)大硬件架構(gòu)的現(xiàn)有系統(tǒng)，VIP系統(tǒng)僅需更低幾十倍的CPU時(shí)間與內(nèi)存容量，而其分析管線大約以每秒4-5格的速率執(zhí)行QVGA級(jí)的分辨率。
首先，該系統(tǒng)偵測(cè)到所有的臉部數(shù)據(jù)輸入并擷取信號(hào)格，這通常需要不到100毫秒(ms)的運(yùn)行時(shí)間，而且僅需幾百KB的RAM內(nèi)存。接著，諸如眼角與鼻角等臉部特征，就會(huì)落在每次偵測(cè)到的臉部區(qū)域，并經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化步驟(水平校準(zhǔn)眼睛以及縮放臉部至標(biāo)準(zhǔn)尺寸的概略幾何轉(zhuǎn)換步驟，以及亮度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化，包括移除由陰影和不均勻照明所導(dǎo)致的非線性強(qiáng)度變化)，歸納出“臉部”。
然后進(jìn)行實(shí)際的臉部識(shí)別，在一些特點(diǎn)位置擷取描述性特征，以便在臉部注冊(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中辨識(shí)人物。任何時(shí)候，只需點(diǎn)選即可在此數(shù)據(jù)庫(kù)中注冊(cè)新的人臉，而無需再次進(jìn)行訓(xùn)練。
為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，研究人員們使用高效率的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，包括Adaboost、回歸樹的集合以及LBP算法，并進(jìn)行數(shù)百萬個(gè)案例的“訓(xùn)練”。研究人員表示，由此產(chǎn)生的分類器通常僅占幾百KB的空間，甚至還可快速執(zhí)行在低端移動(dòng)處理器上。
該視覺封裝系統(tǒng)還可應(yīng)用在可穿戴設(shè)備、營(yíng)銷與廣告分析(收集收視率與人口統(tǒng)計(jì)資料、實(shí)現(xiàn)更多人際互動(dòng)的機(jī)器人)、電視制造商(1984年型電視機(jī)即將來臨)、汽車產(chǎn)業(yè)(監(jiān)測(cè)駕駛?cè)耸欠裼兴狻⒎中鸟{駛，或用于自動(dòng)設(shè)定調(diào)整)，以及無處不在的安全相機(jī)(日益智慧化)。
編譯：Susan Hong
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