安防摄像头已成为住宅、商业和工业安全系统中不可或缺的组成部分。许多行业报告预测，到 2030 年，安防摄像头将成为图像传感器的第二大应用市场，仅次于手机。随着技术的进步，电池供电的无线摄像头因安装简便、灵活性强而成为发展趋势。然而，功耗是这类摄像头面临的一个主要挑战。这些摄像头通常安装在难以触及的位置，频繁更换电池或为电池充电会很麻烦。对于部署了多台摄像头的系统来说，这一问题会变得更加严峻。高效的电源管理对于延长电池续航时间至关重要，可确保摄像头长时间保持运行。
摄像头中的主要耗电部件包括主处理器、红外 LED（在黑暗条件下使用）和图像传感器。图像传感器是整个系统的主要数据来源，因此需要 24/7 不间断运行。通过适当的设计，图像传感器可以内建多种节能特性，在降低自身功耗的同时，也带动整个摄像头系统提升能效。
安森美 (onsemi) 传感器最近推出了一项名为运动唤醒的技术，能够极为有效地优化电池供电安防摄像头的功耗。在这篇博客中，我们将探讨运动唤醒技术的工作原理及其大幅降低功耗的能力。
电池供电摄像头的功耗难题
电池供电的安防摄像头具有多种优势，例如放置灵活、安装成本低和可移植性强。但与此同时，也伴有一个明显的缺点：需要充电或更换电池。频繁更换电池或充电很麻烦，特别是当摄像头安装在不易触及的位置时。传统的电池供电摄像头由于需要持续运行且不能停机，耗电量极大。许多传感器不具备运动检测能力，也缺乏可调整的低功耗模式，需要依靠主处理器来检测和识别运动。在这种情况下，传感器和处理器都在不断消耗电量。
为了解决这一难题，安森美将运动唤醒功能融入旗下的 Hyperlux LP（低功耗）和 Hyperlux LH 系列图像传感器。运动唤醒技术使摄像头能够在平时保持极低的功耗状态，只有在检测到运动时才会完全激活，从而显著降低了摄像头在空闲状态下的功耗，有效延长了电池的续航时间。
运动唤醒技术的工作原理
当未检测到运动时，运动唤醒技术使图像传感器以低分辨率和低帧率运行，处于一种预检测模式。这种模式下的功耗不到满负荷运行时的百分之一，相当于让摄像头进入近乎休眠的状态。当图像传感器检测到移动时，会触发中断机制唤醒系统，并将检测到的对象图像传输至处理器进行分析，以判断是否需要切换到全分辨率、高帧率模式来捕捉和处理对象画面。
下面详细介绍了运动唤醒操作的几个关键阶段：
1. Pre-Detect State: The sensor is put into an optimized ultra-low power, low-resolution, low frame rate mode, consuming minimal power while detecting any signs of motion. If additional power reduction is desired, the sensor can even be put into standby, only going into its ultra-low power mode when a Passive Infrared (PIR) detects motion.预检测状态：图像传感器进入经过优化的超低功耗模式，以低分辨率和低帧率运行，在保持最小能耗的同时持续监测任何运动迹象。如果需要进一步降低功耗，图像传感器甚至可以进入待机状态，只有当被动红外 (PIR) 传感器检测到运动时，才进入超低功耗模式。
运动唤醒功能还可通过 16x9 网格得到进一步增强，最终用户和处理器可以指定图像传感器在哪个区域内进行运动检测，从而有效减少下文中将探讨的误检问题。
2. 运动检测：当在视野范围内检测到运动时，图像传感器会触发中断机制，向图像信号处理器 (ISP) 或系统单芯片 (SoC) 发出警报。然后，ISP/SoC 会验证检测到的运动是否与应用场景相关（例如，区分是有人靠近还是树在风中摇曳）。
3. 完全激活：如果检测到的运动具有相关性，图像传感器和摄像头的处理系统将完全激活，捕捉高分辨率画面，并根据需要向用户或安防系统发出警报，同时将画面存储在本地非易失性存储器中。
4. 返回预检测状态：完成画面捕捉后，如果未再检测到运动，系统将返回低功耗的预检测模式，直至检测到下一次运动事件。
安森美运动唤醒技术为电池供电摄像头赋予的优势
运动唤醒功能为电池供电的安防摄像头带来了多种优势，成为打造高效、持久运行监控系统的理想方案：
1. 延长电池续航时间
行业趋势表明，电池供电摄像头的目标是实现 180 天的续航时间，一些制造商的目标甚至达到了连续运行长达一年。安森美的运动唤醒功能正是迈向这一目标的重要一步，大幅减少了频繁更换电池或充电的需求。
在未检测到运动时，运动唤醒功能让摄像头保持在低功耗状态，从而节省电量，延长摄像头的运行周期。不仅如此，主处理器也可以进入待机模式，只有当图像传感器检测到运动并发出中断信号时才会唤醒，从而使整个系统的节能效果成倍提升。
2. 优化性能且不影响画质
通常情况下，全分辨率和全帧率仅需运行一小段时间，图像传感器大部分时间都处于低功耗的预检测状态。 摄像头在空闲期间以超低功耗模式运行，当检测到运动时，会快速切换到完整功能状态。此举保证了系统在必要时可获取清晰且高分辨率的图像，不会影响安防摄像头图像流的整体质量。此功能对于需要可靠和及时监控的应用至关重要，例如住宅、商业场所或工业场所的出入口区域。
3. 减少误报
运动检测系统的一个常见问题是无关运动（例如摇晃的树木和小动物）容易引起误报。安森美的运动唤醒系统采用了先进的功能，使图像传感器能够区分重要事件和背景干扰。通过过滤无关运动，运动唤醒技术能够减少误报数量，确保系统仅在真正重要的事件发生时才会启动。
对住宅用户和商业用户的影响
对于住宅用户来说，配备安森美运动唤醒功能的安防摄像头带来了安心与便利。由于电池续航时间延长，用户无需担心频繁充电，打造真正省心无忧的家庭安防体验。无论是监控前门、后院还是车道，此类摄像头都能提供高效的监控，而且无需频繁维护。
商业和工业设施也能从中受益匪浅。在商业和工业环境中，安防摄像头通常部署在难以触及的区域，例如建筑物外墙高处或天花板上。降低电池更换频率不仅可以节省人工成本，还可以确保摄像头在更长时间内保持正常运行和可靠性能，对于依靠持续监控来确保安全、防盗和合规的企业来说，具有重要意义。
专为满足安防系统的低功耗需求而设计
优化电池供电安防摄像头的功耗，对于确保高效、持久的运行至关重要。安森美的运动唤醒技术提供了一种实用的方案，可在低功耗和高画质监控之间取得平衡。通过延长电池续航时间和提高可靠性，运动唤醒技术使无线安防摄像机在部署上更加灵活、经济，成为现代化安防系统中不可或缺的一环。
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