Những mô-đun máy ảnh nào được sử dụng trong khóa thông minh?

Giới thiệu

Khóa thông minh thay thế chìa khóa truyền thống bằng nhận dạng khuôn mặt, mã PIN hoặc ứng dụng di động. Để kích hoạt tính năng mở khóa bằng khuôn mặt hoặc chuông cửa video, nhiều khóa thông minh bao gồm mộtmô-đun máy ảnh. Nhưng không giống như camera an ninh cắm vào tường, khóa thông minh chạy bằng pin và có rất ít không gian. Sự lựa chọn củamô-đun máy ảnhảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ pin, tốc độ phản hồi và chất lượng hình ảnh. Bài viết này giải thích những mô-đun máy ảnh nào được sử dụng trongổ khóa thông minhvà tại sao.

Tại sao Khóa Thông Minh Cần Camera Chuyên Dụng
Khóa thông minh có thể cần:

Chụp khuôn mặt để nhận dạng ở khoảng cách 30–100 cm.

Quay một đoạn video ngắn khi có người bấm chuông cửa.

Chụp ảnh khi phát hiện giả mạo.

Những tác vụ này phải diễn ra trong vòng một giây trong khi sử dụng rất ít năng lượng. Khóa thông minh thông thường chạy bằng pin AA trong sáu đến mười hai tháng. Bất kỳ máy ảnh nào được thêm vào đều không được làm cạn kiệt pin trong nhiều tuần.

Yêu cầu chính đối với Mô-đun máy ảnh khóa thông minh

Mô-đun máy ảnh CMOS – Sự lựa chọn tiêu chuẩn
Hầu hết các khóa thông minh đều sử dụng mộtmô-đun máy ảnh cmos. Cảm biến CMOS mang lại sự cân bằng tốt nhất về chất lượng hình ảnh, mức tiêu thụ điện năng và chi phí. MỘTcảm biến mô-đun máy ảnhvới công nghệ chiếu sáng sau (BSI) cải thiện độ nhạy với ánh sáng yếu – quan trọng đối với cửa vào ban đêm. Độ phân giải thường nằm trong khoảng từ VGA (640×480) đến 1080p. MỘTmô-đun máy ảnh cmosvới 1–2 megapixel cung cấp đủ chi tiết để nhận dạng khuôn mặt mà không tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ.

Mô-đun máy ảnh màn trập toàn cầu - Chụp chuyển động
Khi người dùng đứng trước ổ khóa thông minh, đầu của họ thường cử động nhẹ. Cảm biến màn trập lăn sẽ tạo ra hình ảnh bị lệch, làm giảm độ chính xác của nhận dạng. MỘTMô-đun máy ảnh màn trập toàn cầuhiển thị mọi pixel cùng một lúc, chuyển động đóng băng. Điều này rất quan trọng để xác thực khuôn mặt đáng tin cậy. Cảm biến màn trập toàn cầu sử dụng nhiều năng lượng hơn một chút, nhưng lợi thế về độ chính xác của chúng khiến chúng trở thành lựa chọn ưu tiên cho các thiết bị cao cấpổ khóa thông minh.

Tiêu thụ điện năng thấp – Thách thức lớn nhất
Tiêu thụ điện năng thấpquyết định hầu hết mọi lựa chọn thiết kế. Máy ảnh phải:

Ở trong trạng thái ngủ sâu (microamp) cho đến khi phát hiện được một người (bằng cảm biến PIR hoặc cảm ứng).

Thức dậy, chụp ảnh hoặc quay video ngắn rồi quay lại giấc ngủ – tất cả chỉ trong 1–2 giây.

Sử dụng công suất hoạt động rất thấp (hàng chục đến hàng trăm miliwatt).

Các nhà sản xuất đạt được điều này bằng cách chọnmô-đun máy ảnh cmoscảm biến có chế độ chờ tích hợp và tích hợp máy ảnh với bộ vi điều khiển công suất thấp. Một số mô-đun đệm một vài khung hình rồi tắt nguồn hoàn toàn.

Mô-đun máy ảnh MIPI / USB – Lựa chọn giao diện
Hầu hết các khóa thông minh đều là hệ thống nhúng chứ không phải PC. Vì vậymô-đun máy ảnh mipi /USBgiao diện thường là MIPI CSI‑2, kết nối trực tiếp với bộ xử lý chính của khóa (bộ tăng tốc ARM Cortex‑M hoặc AI). MIPI sử dụng ít năng lượng hơn và có độ trễ thấp hơn USB. USB đôi khi được sử dụng để gỡ lỗi hoặc cho các khóa có camera riêng để truyền phát chuông cửa video (khi khóa được kết nối với nguồn điện lưới). Đối với hoạt động bằng pin, MIPI được ưu tiên hơn.

Mô-đun máy ảnh 4K Raspberry Pi – Để tạo mẫu
Bạn có thể thấymô-đun máy ảnh 4k Raspberry Pitrong các dự án khóa thông minh DIY hoặc hoạt động R&D ban đầu. Raspberry Pi với camera 4K cho phép các nhà phát triển thử nghiệm thuật toán nhận dạng khuôn mặt một cách nhanh chóng. Tuy nhiên, độ phân giải 4K tiêu thụ quá nhiều năng lượng và tạo ra quá nhiều dữ liệu cho khóa chạy bằng pin. Khóa thông minh sản xuất sử dụng độ phân giải thấp hơn (VGA đến 1080p). cácmô-đun máy ảnh 4k Raspberry Pihữu ích cho việc thử nghiệm nhưng không hữu ích cho sản phẩm cuối cùng.

Cảm biến mô-đun máy ảnh – Chọn đúng
cáccảm biến mô-đun máy ảnhbên trong khóa thông minh thường có cảm biến CMOS khổ nhỏ (1/9" đến 1/4"). Các thông số chính:

Kích thước pixel– Điểm ảnh lớn hơn ( Lớn hơn hoặc bằng 2,0 µm) cải thiện độ nhạy trong ánh sáng yếu.

Dải động– Cần thiết cho những cảnh có ánh sáng bên ngoài sáng và bên trong tối.

Tốc độ khung hình– 15–30 fps là đủ để chụp khuôn mặt.

tính năng tự động– Tự động phơi sáng và cân bằng trắng đơn giản hóa việc tích hợp.

Triển khai ví dụ
Một khóa thông minh nhận dạng khuôn mặt điển hình có chứa:

A Mô-đun máy ảnh màn trập toàn cầu(1 MP, đơn sắc cho chiếu sáng hồng ngoại).

Một dãy đèn LED hồng ngoại để hoạt động vào ban đêm (mắt không nhìn thấy được).

Bộ vi điều khiển công suất thấp sẽ đánh thức máy ảnh khi có người đến gần.

Máy ảnh chụp một hoặc hai khung hình, gửi chúng đến một máy gia tốc AI nhỏ (ví dụ: Google Coral), sau đó tắt. Toàn bộ quá trình mất dưới 500 ms.

Mô-đun máy ảnh dành cho khóa thông minh của Chân thành

Tại Chân thành, chúng tôi thiết kếmô-đun máy ảnhgiải pháp dành riêng choổ khóa thông minh:

Mô-đun máy ảnh Cmos– Dòng chờ cực thấp (<10 µA).

Mô-đun máy ảnh màn trập toàn cầu– Chụp khuôn mặt không bị mờ.

Mô-đun máy ảnh Mipi / USB– MIPI để nhúng, USB để tạo mẫu.

mô-đun máy ảnh 4k Raspberry Pi– Để phát triển thuật toán.

Cảm biến mô-đun máy ảnh– Lựa chọn tùy chỉnh (Sony, OmniVision) với diện tích nhỏ.

Bản tóm tắt

Ổ khóa thông minhDựa vào sự lựa chọn cẩn thậnmô-đun máy ảnhcông nghệ. Cân mô-đun lý tưởngtiêu thụ điện năng thấp, kích thước nhỏ và khả năng chụp khuôn mặt đáng tin cậy.Mô-đun máy ảnh Cmoscảm biến vớiMô-đun máy ảnh màn trập toàn cầuđược ưu tiên để tránh chuyển động mờ. Giao diện thường làmô-đun máy ảnh mipi /USBvới chiến thắng MIPI về hiệu quả sử dụng năng lượng. Trong khi mộtmô-đun máy ảnh 4k Raspberry Pirất tốt cho việc tạo mẫu, khóa sản xuất sử dụng độ phân giải thấp hơn. Bằng cách hiểu rõ những nhu cầu này, bạn có thể lựa chọn đúngcảm biến mô-đun máy ảnhđể có khóa thông minh an toàn, lâu dài.

Liên hệ Chân thành để thảo luận vềổ khóa thông minhdự án mô-đun máy ảnh.