人工智能是这个十年中最具定义性的技术趋势之一。尤其是基于视觉的AI应用——将摄像头采集的数据直接在边缘侧进行处理——正在快速获得市场关注。嵌入式视觉系统是这类解决方案的核心支撑它们能够直接在设备内部实现高性能、低功耗的图像处理无需依赖云端延迟极低。Helbling公司通过采用定制化单板计算机SBC在成本、性能和集成度方面显著超越标准方案。在智慧农业、工业自动化以及安防领域的多个落地项目中这一优势得到了充分验证客户端系统复杂度降低、制造成本减少同时也为批量生产创造了可扩展的解决方案。总体而言Helbling面向嵌入式视觉系统推出的模块化参考设计有效降低了开发工作量与项目风险。嵌入式视觉系统是将计算机视觉技术集成于单一设备中的智能系统通常由带镜头的图像传感器如摄像头或摄像头模组、处理单元如处理器或微控制器以及专用图像处理与分析软件组成。这类系统能够近乎实时地采集和分析视觉数据基于视觉输入实现自主决策。其应用场景涵盖汽车、工业自动化、医疗技术、自主机器人及智慧建筑等多个行业。图1基于Helbling模块化参考设计的单板计算机与摄像头示例。图片来源Helbling近年来Helbling已在上述领域成功落地多个项目并开发出一套在开发周期和制造成本方面均具有显著优势的模块化参考设计。成本优势为何定制化单板计算机更具经济性要充分发挥集成图像处理系统的优势尤其是在批量生产场景中需要定制化、高度集成的系统方案。标准单板计算机SBC往往规格冗余因此存在不必要的成本浪费。结合低成本摄像头模组制造成本可以大幅压缩。实践经验表明直接从中国制造商采购摄像头与从欧洲经销商采购相比成本可降低8至10倍。这仅针对带镜头的摄像头本身前提是需要对需求进行精准分析且客户愿意优化供应链。然而摄像头并非唯一的成本驱动因素。以NXP i.MX8为代表的传统SBC或系统级模块SoM同样会推高成本而其中许多功能对嵌入式视觉应用而言并无实际价值。通过精简、针对性地选型系统可以得到显著优化。此外采用SoM意味着供应链中多了一个合作伙伴整体成本随之上升——SoM厂商和电子制造服务EMS供应商都会从中收取利润。定制化单板计算机的技术优势定制化SBC可以根据具体应用场景进行精准设计将所需组件直接集成在板卡上尺寸可自由选择实现无缝产品集成。最终产出的系统仅包含实际需要的功能与组件精准执行预期任务不含任何多余部件。除硬件设计外处理器的选型同样至关重要。除传统方案外TI、ST、Rockchip等成熟厂商以及Ambarella、Hailo等新兴企业均提供了极具吸引力的替代选择。这些供应商所提供的处理器专为视觉应用优化兼具高性能与低成本的特点。去除外部模块、授权费用及不必要的接口可以打造出复杂度更低的优化供应链非常适合成本敏感型应用。所有这些优势均可通过定制化SBC得到充分发挥。图2Helbling在安防领域的项目案例一款搭载AI的嵌入式视觉应用紧凑型电池供电设备。Helbling模块化参考设计开发定制化SBC通常需要投入大量资源开发周期长、成本高、技术风险大。Helbling的模块化参考设计正是为解决这一痛点而生。该设计基于模块化原则作为特定SBC开发的基础框架。这一参考设计已通过原型验证并经过充分测试。借助模块化原则可根据客户在性能、接口、外形尺寸或成本等方面的个性化需求进行定制。其优势在于降低开发成本、缩短上市周期并使项目风险可控。关键优化示例从USB到MIPI接口Helbling在模块化参考设计定制化方面的核心能力之一在于对组件的精准选型与改造尤其体现在性能与接口层面。这不仅能降低制造成本还能带来功能上的提升。以摄像头接口为例USB被众多摄像头厂商宣传为即插即用的标准方案而这里恰恰存在较大的优化空间。MIPI接口移动行业处理器接口在技术和经济层面均具备显著优势无需多余的信号转换几乎所有图像传感器都配备MIPI接口。通过将该接口直接连接至SBC无需额外的MIPI转USB信号转换组件。图像质量提升大多数适用于视觉应用的处理器均集成了图像信号处理器ISP。通过MIPI接口持续传输的原始数据可由处理器ISP进行优化采用智能手机处理器中常见的现代ISP调优算法提升图像质量。效率更高尽管调优初期需要较多开发工作但处理器无需将计算资源用于图像质量优化可将全部算力投入实际应用。制造成本降低省去MIPI转USB的转换环节意味着减少了不必要的组件从而实现制造成本的有效压缩。图像质量的提升与制造成本的降低相结合在批量生产背景下创造了真正的附加价值也只是众多降本增效举措中的一个典型案例。投资回报分析以一个成本模型为例见图3基于每年1,000台的预计产量通过采用更具性价比的定制化SBC方案初期较高的开发成本通常可在两到三年内通过制造成本的持续节省而得以回收。产量越大这一效果实现得越早。通过精准选型摄像头、优化外壳集成以及按需配置照明制造成本还可进一步压缩。图3基于Helbling模块化参考设计的SBC开发成本示例。根据初始情况单台制造成本平均可降低两位数瑞士法郎甚至更多。图表以每年1,000台为例浅蓝色代表累计开发成本深蓝色代表累计节省金额橙色代表节省金额减去开发成本后的净收益。在大多数情况下此类项目可在产品上市后两到三年内实现盈亏平衡。如此生产的SBC用途广泛可集成至坚固的密封外壳中——例如符合IP69防护等级——并具备抗振动和抗冲击能力。同时支持完全独立于云端、直接在设备上进行基于AI的图像处理。规模化生产的经济效益随着产量的增加向集成化专用方案的转型将愈发具有吸引力。尽管基于模块化原则对参考设计进行定制化开发需要一定的前期投入但规模效应将随制造成本的大幅下降而迅速显现。借助Helbling的定制化SBC嵌入式视觉系统的成本效益得以全面提升。作者Sophie Jenne、Johannes Eckstein 题图来源Helbling Technik典型应用场景定制化SBC在智能摄像机领域的潜力在标准方案过于昂贵或缺乏灵活性的场景中得到充分体现农业杂草检测、切割边缘与收割监控消费电子智能家居设备、无人机智慧建筑与家庭自动化门禁控制、能源管理、家庭安防工业质量控制、流程与设备监控机器人导航、障碍物检测、自主分类医疗技术可穿戴诊断、患者监护、显微成像汽车倒车摄像头、环视系统、数字外后视镜及辅助驾驶系统安防领域监控与观测系统、基于AI的稳健图像处理QAQ1定制化单板计算机相比标准单板计算机有哪些核心优势A定制化SBC可根据具体应用精准设计仅集成实际所需组件尺寸自由选择避免功能冗余。与标准SBC相比它能有效降低制造成本减少供应链层级并提升系统集成度。在批量生产场景中通过去除外部模块、授权费和多余接口可显著压缩单台成本通常在两到三年内即可收回前期开发投入。Q2MIPI接口相比USB接口在嵌入式视觉系统中有什么优势AMIPI接口的优势主要体现在三个方面一是无需信号转换减少组件降低制造成本二是支持处理器内置ISP直接处理原始图像数据提升图像质量三是处理器算力无需分配给图像优化可完全投入实际应用逻辑。相比之下USB方案需要额外的信号转换模块不仅增加成本还会占用一定的处理资源。Q3Helbling的模块化参考设计具体能帮助客户解决哪些问题AHelbling的模块化参考设计已通过原型验证和充分测试可针对客户在性能、接口、外形尺寸和成本方面的个性化需求快速定制。它有效解决了定制化SBC开发周期长、成本高、技术风险大的痛点显著缩短上市时间降低开发成本并使项目风险可控。该设计适用于智慧农业、工业自动化、医疗、安防等多个领域的批量生产场景。