de.wedoany.com-Bericht: STMicroelectronics (ST) hat auf seinem kürzlich abgehaltenen globalen Imaging-Media-Briefing seine Vision für die Bildgebungstechnologie im KI-Zeitalter detailliert dargelegt und zwei neue Produkte vorgestellt: ein kompaktes direktes Time-of-Flight (dToF) 3D-LiDAR-Modul für Edge-KI-Systeme sowie eine Reihe von 5-Megapixel-CMOS-Bildsensoren. Diese Produkte zielen auf Anwendungen wie Robotik, industrielle Automatisierung, Fahrzeugsicherheit, intelligente Gebäude, Wearables und das Internet der Dinge ab und sollen die Bereitstellung intelligenter Bildverarbeitungssysteme beschleunigen, die Datenverarbeitung näher an den Rand verlagern, gleichzeitig den Datenschutz verbessern und die Systemkomplexität reduzieren.
Alexandre Balmefrezol, Executive Vice President der Imaging Sub-Group von ST, wies darauf hin, dass Künstliche Intelligenz die Rolle von Bildsensoren grundlegend verändert. Während Sensoren in der Vergangenheit hauptsächlich dazu dienten, qualitativ hochwertige Bilder für die menschliche Betrachtung aufzunehmen, werden sie heute zunehmend dazu benötigt, maschinenverständliche Informationen zu liefern, die es Maschinen ermöglichen, ihre Umgebung in Echtzeit zu erfassen und Entscheidungen zu treffen. Bei ST entwickeln sich Bildsensoren zu intelligenten Sensorgeräten, die Tiefenerfassung, Anwesenheitserkennung, biometrische Authentifizierung und Kontextwahrnehmung ermöglichen. Die generierten Daten können direkt von KI-Algorithmen lokal verarbeitet werden, um Anwendungen wie autonome Roboter, industrielle Inspektion und intelligente Gebäude zu unterstützen.
Die Strategie von ST besteht darin, dem starken Wettbewerb bei standardisierten RGB-Bildsensoren auszuweichen und sich stattdessen auf spezialisierte Sensortechnologien zu konzentrieren, die einen höheren Systemnutzen bieten. Die Produktpalette gliedert sich in drei Hauptserien: FlightSense für Time-of-Flight-Tiefenerfassung, BrightSense für Computer Vision und SafeSense für Fahrzeugsicherheit. Im Gegensatz zu anderen Herstellern setzt ST auf das IDM-Modell (Integrated Device Manufacturer) und kontrolliert den gesamten Prozess von Pixeldesign und CMOS-Prozess über Gehäusetechnik und Optik bis hin zur Systemintegration. In Kombination mit STM32-Mikrocontrollern und Softwareunterstützung bietet ST komplette Sensorlösungen an, keine eigenständigen Bildsensoren, was Kunden hilft, die Integrationskomplexität zu reduzieren und die Entwicklung zu beschleunigen.
Das neu vorgestellte VL53L9 FlightSense-Modul ist das erste vollständig integrierte All-in-One-Time-of-Flight-Modul von ST. Das Bauteil vereint SPAD-Sensor, Laserquelle, Optik, On-Chip-Verarbeitung, Spannungsversorgung und Werkskalibrierung in einem kompakten Modul, was den technischen Aufwand für Kunden erheblich reduziert. Das Modul erreicht eine Reichweite von bis zu 9 Metern in Innenräumen, arbeitet mit bis zu 100 Bildern pro Sekunde, unterstützt 54×42 Erfassungszonen und bietet eine Winkelauflösung von 1 Grad, wodurch Objekte ab einer Entfernung von 5 cm erkannt werden können. Die generierten Tiefeninformationen sind niedrig aufgelöst und konzentrieren sich auf Objektform und -entfernung statt auf die Identität von Personen, was eine datenschutzfreundliche Anwesenheitserkennung, Personenzählung und Sturzerkennung ermöglicht.
Im Rahmen des Briefings demonstrierte ST eine fortschrittliche KI-Verarbeitung, die auf einem STM32H5-Mikrocontroller läuft. Das System nutzt Daten des FlightSense-Moduls und kann gleichzeitig die Anwesenheit von Personen erkennen, Stürze identifizieren, Körperhaltungen unterscheiden und mehrere Personen zählen. Es läuft mit 30 Bildern pro Sekunde und verbraucht dabei nur begrenzte Speicher- und Flash-Ressourcen. Dies zeigt, dass komplexe KI-Workloads zunehmend auf stromsparende Edge-Geräte verlagert werden, was Stromverbrauch, Latenz und Systemkosten senkt und gleichzeitig die Privatsphäre verbessert.
Für die maschinelle Bildverarbeitung hat ST die neue BrightSense-Serie von 5-Megapixel-CMOS-Bildsensoren vorgestellt. Die Serie verwendet große 2,25-Mikrometer-Pixel, um die Empfindlichkeit zu erhöhen und das Rauschen niedrig zu halten. Die bemerkenswerteste Innovation ist die Hybrid-Shutter-Technologie, die es demselben Sensor ermöglicht, sowohl im Rolling-Shutter- als auch im Global-Shutter-Modus zu arbeiten. Der Rolling Shutter wird für die herkömmliche Bildgebung verwendet, während der Global Shutter Bewegungsunschärfe bei schnell bewegten Objekten eliminiert. Der Sensor unterstützt zudem RGB-, monochrome und Nahinfrarot-Bildgebung und ist für Anwendungen in der industriellen Automatisierung, maschinellen Bildverarbeitung und Smart-City-Überwachung ausgelegt. ST betonte auch die Schlüsselrolle von Metaoberflächen-Optiken und 3D-Stacking-Technologien bei der Verbesserung der Sensorleistung und der Verkleinerung der Systemabmessungen. Metaoberflächen-Optiken nutzen extrem dünne optische Strukturen zur Lichtsteuerung, während 3D-Stacking die Bildpixel von den Verarbeitungsschaltkreisen trennt, was kompaktere Module und die Integration fortschrittlicher Bildverarbeitungsfunktionen ermöglicht.
ST sieht die Hauptchancen für seine KI-Bildgebungstechnologie in Bereichen, die zuverlässige visuelle Wahrnehmung erfordern, aber gleichzeitig durch Stromverbrauch und Rechenressourcen eingeschränkt sind, wie z. B. Industrieroboter, autonome mobile Roboter, humanoide Roboter, AR/VR-Geräte und fortschrittliche Fahrzeugsysteme. Für die Zukunft geht das Unternehmen davon aus, dass visuelle Sensoren keine großen Mengen an Rohbilddaten mehr übertragen, sondern die Datenverarbeitung lokal durchführen werden. Diese Architektur setzt auf niedrigere Auflösung, geringeren Stromverbrauch und eingebettete KI-Verarbeitung. Die Sensoren werden sich zu intelligenten Wahrnehmungssystemen entwickeln, die nur die relevantesten Informationen an den Hauptprozessor weiterleiten, was eine neue Generation autonomer und vernetzter Geräte hervorbringen wird.
