Hlavně diskrétně. 64 bodů při detekci osob vyloží AI

Průkopnické metody, efektivita i přesnost. Chytré algoritmy, úspora energie a zabezpečení či soukromí. Se systémy HPD páté generace budou v ST spojovány jak technologie ToF, tak i AI nebo integrované obvody VL53L8CP na straně hardwaru. A nemusíte zrovna vyvíjet notebooky, počítače, monitory ani jejich příslušenství.

 

Držení těla i cizí oči

Pátá generace systémů HPD (Human Presence Detection) od společnosti STMicroelectronics, které zvládnou mnohem víc, než jen zaznamenat něčí přítomnost, je od loňského roku na světě [1] a neslibuje toho vůbec málo. Chrání soukromí uživatelů a rozumět si bude i s omezenou kapacitou baterií. Řešení zde vychází z vlastních senzorů FlightSense™ VL53L8CP s technologií doby letu (Time-of-Flight), kterou dále pozvedají algoritmy strojového učení, kompatibilní s nízkopříkonovými mikrokontroléry. Vybrané zástupce jsme na stránkách DPS Elektronika od A do Z již dříve zmiňovali např. v [2],[3],[4]. Jenže vývoj se nezastavil.

 

Před obrazovkou nikdo nesedí nebo se jen obsluha zadívala jinam? Chytrá elektronika vydá povel k postupnému stahování jasu, uspání nebo též uzamčení systému. Rozpoznává natočení hlavy, posunky, ale i cizí zvědavé oči za rameny, tady poplatně funkci MPD (Multi-Person Detection), a uživatele znovu přihlásí bez jediného dotyku. Díky nedílné filtraci dále odlišíme nahodilé kolemjdoucí a rozpoznáme vždy prvořadý objekt našeho zájmu.

 

 

Předchozí generace systému našly své místo přinejmenším ve více než 280 různých modelech počítačů [5], ovšem jejich pole působnosti bude mnohem širší. A nejde pouze o vícezónovou architekturu snímače s maticí 8×8 bodů pro zaznamenání složitějších pohybů, kupříkladu gest. Roli zde sehrají též pokročilé algoritmy, včetně optimalizované neuronové sítě. Výrobce vypočítává šest různých úrovní natočení hlavy a zmiňuje také držení těla nebo reakce se zdviženým palcem, mávání rukou apod. Hrbíte se? Stroj vás napomene. S tím jde ovšem ruku v ruce i soukromí. Zmíněný senzor totiž nepořizuje žádné fotografie ani videa, které by se daly zneužít. Zajímá jej spíše doba, po kterou fotony cestují tam a zase zpět. Řeší vzdálenosti, bez ohledu na vzhled či tváře. A vůbec mu nevadí, že jste webkameru přelepili páskou. Slepý dokonce nebude ani vůči globálnímu plýtvání energií.

 

Bez obrázků, prosím

Displeje, ale i počítače, které zůstávají zbytečně zapnuté, představují letitý problém hned v několika rovinách. Z nočních auditů, které s odkazem na zprávu Lawrence Berkeley National Laboratory z roku 2004 [5] proběhly v amerických kancelářských budovách, například vyplynulo, že 64 % počítačů a 82 % LCD monitorů zůstalo i tak stále v provozu. A to už vůbec nehovoříme o jejich zabezpečení proti neoprávněnému přístupu. Vyžadovaly heslo, či nikoli? Nejednalo se tedy o pouhé mrhání zdroji a nezbývalo, než celou otázku začít efektivně řešit.

 

Jenže kolik systémů lze poměřovat s možnostmi detekce HPD z dílny STMicroelectronics – nyní již v generaci číslo pět a s docela novými nástroji? Třeba taková kamera. Jasně, počítačové vidění máme doslova na každém rohu, ale jak moc náročné bude na výpočetní výkon procesoru, kolik to bude stát a jak dále ošetříme soukromí uživatele? Zapomenout nesmíme ani na časové hledisko nebo výdrž baterie. Alternativně se také dělaly pokusy s pasivními infračervenými senzory, citlivými na tělesnou teplotu, které však nebyly vůbec přesné. Židle totiž ve spektru „zářila“ ještě dlouho poté, co se na ni přestalo sedět. A nevyšly ani snímače pro sledování pohybu. Jak moc se totiž při čtení hýbeme? Pomyslnou třešničkou na dortu byly nakonec radary, které se ukázaly jako nesmírně citlivé, když zaznamenávaly dokonce dýchání nebo je jindy při sledování nedokázaly zastavit ani zdi. Kdyby alespoň tolik nestály a spotřebovaly méně energie.

 

Hlava, tělo i ruce

Jak jsme již uvedli, detekce výskytu osob s technologií HPD od firmy ST sází obecně na čidla ToF. Laser zde pracuje na infračervené vlnové délce 940 nm s výstupy, které nevidíme a neměly by škodit ani našemu zraku. Princip není vůbec složitý, protože nás bude zajímat předně doba šíření odraženého signálu, odpovídající jednotlivým vzdálenostem. Ať jsme již v minulosti jásali nad jedním kanálem nebo jich nyní nezávisle využíváme hned osm na druhou. S takovým počtem zón, a ještě lepším odstupem užitečného signálu od šumu, logicky roste i přesnost. Výrobce se pyšní tím, že dokáže nyní spolehlivě podchytit i nepatrné pohyby hrudi, bez rizika nechtěného spouštění, třeba kolegou z vedlejší místnosti. A vidět nemusí být ani samotné čidlo, které snadno schováte za tmavý kryt, aniž tím ovlivníte jeho vlastnosti.

 

 

Spořit navíc nemusíme pouze energii ze sítě, ale ušetříme i na straně výkonové spotřeby samotné součástky. V případě novinky VL53L8CP máme v pohotovostním režimu (před počítačem nikdo nesedí a čidlo je uspané, ale stále připravené k signalizaci, pokud se někdo ukáže) co do činění zhruba s 0,9 mW [5]. Řešení na bázi obrazového snímače již ale vyžaduje desetinásobek této hodnoty. Při aktivním provozu pak naše technologie počítá s 28 mW, a to včetně vlastních algoritmů strojového učení, kdežto s tradičními přístupy již nejednou překračujeme desetinu wattu. Musíme také zdůraznit, že kvůli okamžité reakci na změny provozujeme systémy detekce HPD nepřetržitě a mnohdy i z bateriového zdroje napájení, takže zmíněné úspory vyniknou ještě lépe.

 

S danou technologií se nyní rovněž pojí čtveřice neuronových sítí, pokud jde o rozpoznávání lidí či předmětů, natočení hlavy, pozici rukou a také držení těla, jakkoli to jinak vypadá zvláštně. Máme málo výkonu a právě proto se uchylujeme k umělé inteligenci? Musíme si však uvědomit, že klasické algoritmy bývají až příliš složité a drobné čipy s nimi budou zápolit. Jediná cesta k výše zmiňovaným funkcím typu řízeného probouzení, adaptivního stahování jasu, odchozího zámku, detekce posunků apod. proto v ST vedla právě přes neuronové sítě s optimalizací. Vývojový kit zde přitom staví na MCU STM32F4, takže si již výrobci PC nemusí s hardwarem zase tolik lámat hlavu, protože unikátní algoritmus poběží na čemkoli, co také sami používají. Vše navíc ve stylu „ready-to-use“.

 

Pro všechny? S jedním „ale“

Až dosud jsme celou dobu hovořili o výrobcích spíše ze světa počítačové techniky, což může vysvětlovat, proč novinku (stále) nevidíme v běžné distribuci. Pokud ale chcete s podobnými technologiemi sami volně experimentovat, výrobce každopádně nabízí vývojovou sadu, kompatibilní se systémy pro chytrou detekci. Jen místo obvodů VL53L8CP zapojíte spíše jejich blízkého příbuzného, prvky VL53L8CX (4×4 nebo 8×8, dosah 400 cm, zorné pole 65°, snímková frekvence 60 Hz, velikost 6,4 × 3,0 × 1,75 mm [6]).

 

 

Jsou vám povědomé? Nám taky, psali jsme o nich již před dvěma lety [7]. Příp. si vyberete některý z dalších produktů. Je jich celá řada. K dispozici by také měla být zjednodušená demo aplikace, ovšem bez podpory ze strany algoritmů ML. K povýšení elektrických spotřebičů nebo zabezpečovací techniky na ještě vyšší úroveň to může bohatě stačit. A pokud ne, co říkáte třeba na 672 × 804 pixelů, tj. 0,54 Mpix? Ve 3D od ST a s iToF [8].

 

Odkazy:

[1] Tisková zpráva, https://newsroom.st.com/media-center/press-item.html/t4711.html

[2] Hýbe se to? To pak nesmíme vzdálenost pouze odhadovat, https://www.dps-az.cz/zpravy/id:52752/hybe-se-to-to-pak-nesmime-vzdalenost-pouze-odhadovat

[3] STMicroelectronics představuje novou generaci laserově meřicího ToF senzoru VL53L5, https://www.dps-az.cz/clanky/id:79899/stmicroelectronics-predstavuje-novou-generaci-laserove-mericiho-tof-senzoru-vl53l5

[4] Senzor přiblížení VL53L4ED s ToF od ST pro spouštění systému i detekci přítomnosti, https://www.dps-az.cz/zpravy/id:98334/senzor-priblizeni-vl53l4ed-s-tof-od-st-pro-spousteni-systemu-i-detekci-pritomnosti

[5] 5th Gen Human Presence Detection (HPD), an ST turn-key solution with the VL53L8CP multi-zone ToF sensor and AI, https://blog.st.com/human-presence-detection-hpd/

[6] Obvody VL53L8CX, https://www.st.com/en/imaging-and-photonics-solutions/vl53l8cx.html

[7] VL53L8CX: větší dosah i menší spotřeba pro ToF, https://www.dps-az.cz/zpravy/id:97194/vl53l8cx-vetsi-dosah-i-mensi-spotreba-pro-tof

[8] Mpix jako jednotka pro 3D snímače iToF. Pět metrů by mohlo stačit, https://www.dps-az.cz/clanky/id:90679/mpix-jako-jednotka-pro-3d-snimace-itof-pet-metru-by-mohlo-stacit

 

robenek@dps-az.cz