THine Value 面向边缘AI系统的相机传输方案，解决连接距离与成本问题
2026.07.30
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纵观过去，带动半导体市场的主要应用大约每20年就会更替一次。1980～1990年代由个人电脑与网络引领，2000～2010年代则是智能手机与云端运算成为主流。目前虽然智能手机与云端运算依旧保持强势，但市场普遍认为新一波主导应用即将来临。新的主导应用是什么呢？综合业界各种观点，下一个主导应用预计会是边界设备或者边缘AI系统。
在这个背景下，THine Electronics开发了一套为边缘AI系统量身打造的相机传输方案（图 1）。
在这个背景下，THine Electronics开发了一套为边缘AI系统量身打造的相机传输方案（图 1）。
图1 面向边缘AI系统的相机传输方案在展会上展出
本文将介绍这套方案适用于哪些边缘AI系统，以及采用后可以带来哪些优势。
使用相机的边缘AI系统将日益普及
首先简单介绍一下边界设备与边缘AI系统。边界设备与边缘AI系统通常由传感器、微控制器、GPU（图形处理器）以及NPU（神经网络处理器）等组成。系统利用传感器取得数据，再由GPU或NPU执行AI推演，最后由微控制器根据结果做出判断。
与目前普遍使用的云端AI系统（云端运算）相比，最大的差别在于边缘AI可大幅减少与云端主机之间的数据传输；因此具有三项主要优点。第一项是具有即时能力；第二项是可降低通信成本；第三项则为可提高隐私与保障数据安全。
边缘AI可搭载各种不同的传感器。例如：温湿度传感器、人体传感器、压力传感器、光传感器、CO₂（二氧化碳）传感器等等。其中图像传感器也就是相机是应用最广泛的一种。（图2）
使用相机的边缘AI系统会利用AI对所拍摄的影像进行分析，借此执行各种判断并取得所需数据。例如管理停车场的边缘AI系统可以辨别车辆的车牌号，自动控制出入口栏杆的开启与关闭；同时也能分析驾驶员的影像，取得年龄、性别等信息以供市场分析使用。
与目前普遍使用的云端AI系统（云端运算）相比，最大的差别在于边缘AI可大幅减少与云端主机之间的数据传输；因此具有三项主要优点。第一项是具有即时能力；第二项是可降低通信成本；第三项则为可提高隐私与保障数据安全。
边缘AI可搭载各种不同的传感器。例如：温湿度传感器、人体传感器、压力传感器、光传感器、CO₂（二氧化碳）传感器等等。其中图像传感器也就是相机是应用最广泛的一种。（图2）
图2 相机使用边缘AI系统（AI相机）的动机
使用相机的边缘AI系统会利用AI对所拍摄的影像进行分析，借此执行各种判断并取得所需数据。例如管理停车场的边缘AI系统可以辨别车辆的车牌号，自动控制出入口栏杆的开启与关闭；同时也能分析驾驶员的影像，取得年龄、性别等信息以供市场分析使用。
IP相机与UVC相机都很昂贵
但是，使用相机的边缘AI系统根据不同的用途，可能会遇到「相机与AI运算用单板电脑之间的连接距离」以及「相机成本」这两项课题。这是什么意思呢？以下将以监控路线公交车內的边缘AI系统为具体案例来说明。
这套系统的作用是即时检测不断变化的乘车人数以及车內发生的危险事件（例如乘客跌倒等）。因此，为了能够涵盖整个公交车车厢，必须在多个位置安置相机。若将执行AI运算的单板电脑安置在驾驶座附近，那么与安置在车厢后方的相机之间的连接距离在大型巴士约为10m，在中型巴士则约为8m。
可供选择的相机类型有三种：UVC（USB视频类）相机、IP（网际互联协议）相机和 MIPI（移动产业处理器接口）相机（表 1）。
其中使用IP相机的话，即使相机与单板电脑之间的距离超过10m也能连接；实际上，连接距离甚至可达约100m。不过，每台设备的成本相对较高。虽然价格因型号不同各异，但工业用设备的价格通常在10万日元左右。因此，若要构建包含多台相机的系统，费用将相当高昂。
UVC相机的最大连接距离为5m，因此并不适用于公交车内监控用边缘AI系统。且价格也相对比较高；工业级型号的售价约在4万至8万日元之间。相比之下，MIPI相机价格低廉（约3000～5000日元），非常适合需要多相机的系统。然而其连接距离极短，仅有20 cm～30cm。这使得它们在现有形态下不能适用于公交车内监控用边缘AI系统。
这套系统的作用是即时检测不断变化的乘车人数以及车內发生的危险事件（例如乘客跌倒等）。因此，为了能够涵盖整个公交车车厢，必须在多个位置安置相机。若将执行AI运算的单板电脑安置在驾驶座附近，那么与安置在车厢后方的相机之间的连接距离在大型巴士约为10m，在中型巴士则约为8m。
可供选择的相机类型有三种：UVC（USB视频类）相机、IP（网际互联协议）相机和 MIPI（移动产业处理器接口）相机（表 1）。
表1 相机的比较
其中使用IP相机的话，即使相机与单板电脑之间的距离超过10m也能连接；实际上，连接距离甚至可达约100m。不过，每台设备的成本相对较高。虽然价格因型号不同各异，但工业用设备的价格通常在10万日元左右。因此，若要构建包含多台相机的系统，费用将相当高昂。
UVC相机的最大连接距离为5m，因此并不适用于公交车内监控用边缘AI系统。且价格也相对比较高；工业级型号的售价约在4万至8万日元之间。相比之下，MIPI相机价格低廉（约3000～5000日元），非常适合需要多相机的系统。然而其连接距离极短，仅有20 cm～30cm。这使得它们在现有形态下不能适用于公交车内监控用边缘AI系统。
延长低成本的MIPI相机的连接距离
如果只看价格，那么最适合边缘AI系统的攝影機相机应该就是「MIPI相机」。但它最大的问题在于可连接的距离实在太短。若无法改善这个缺点，它就难以应用于边缘AI系统。此外，许多单板电脑本身也不支持MIPI CSI-2（相机串行接口2）信号输入。
为了解决这些问题，THine Electronics开发了「边缘AI系统的相机传输方案」（图 3）。
使用此方案可显著延长影像信号的传输距离。方案由三个组件构成。首先是单板计算机。具体来说，它采用了美国Thundercomm Technology公司的「RUBIK Pi3」；该设备装载了美国Qualcomm公司的「QCS6490」SoC（片上系统）（图 4）。
这款单板电脑有两大特性。首先，它兼容树莓派（Raspberry Pi）相机；只需连接树莓派相机，系统即可自动识别并获取影像数据。其次，装载的QCS6490芯片整合了NPU，可提供12 TOPS的AI运算性能；从而支持多种AI任务的执行。最方便的使用方式是从Qualcomm的网站「AI Hub」（https://aihub.qualcomm.com）上下载各类AI模型，进而快速实现多样化的AI运算。当然，使用者也可以装备自行开发的AI模型。
第二个组件是树莓派相机，第三个则是树莓派相机传输延长套件「THSER102A」。此套件由发送板与接收板组成；其中发送板与树莓派相机连接，而接收板则连接至单板电脑使用。若使用者希望使用的不是树莓派相机，而是一般的MIPI相机，则建议咨询THine Electronics。我们也可以开发对应的定制发送板等相关硬件。
为了解决这些问题，THine Electronics开发了「边缘AI系统的相机传输方案」（图 3）。
图3 边缘AI系统相机传输方案范例
使用此方案可显著延长影像信号的传输距离。方案由三个组件构成。首先是单板计算机。具体来说，它采用了美国Thundercomm Technology公司的「RUBIK Pi3」；该设备装载了美国Qualcomm公司的「QCS6490」SoC（片上系统）（图 4）。
图4 采用兼容树莓派相机的单板电脑
这款单板电脑有两大特性。首先，它兼容树莓派（Raspberry Pi）相机；只需连接树莓派相机，系统即可自动识别并获取影像数据。其次，装载的QCS6490芯片整合了NPU，可提供12 TOPS的AI运算性能；从而支持多种AI任务的执行。最方便的使用方式是从Qualcomm的网站「AI Hub」（https://aihub.qualcomm.com）上下载各类AI模型，进而快速实现多样化的AI运算。当然，使用者也可以装备自行开发的AI模型。
第二个组件是树莓派相机，第三个则是树莓派相机传输延长套件「THSER102A」。此套件由发送板与接收板组成；其中发送板与树莓派相机连接，而接收板则连接至单板电脑使用。若使用者希望使用的不是树莓派相机，而是一般的MIPI相机，则建议咨询THine Electronics。我们也可以开发对应的定制发送板等相关硬件。
通过V-by-One HS技术实现
树莓派相机传输延长套件采用了THine公司擅长的高速信号接口技术「V-by-One HS」。首先，树莓派相机会将输出的MIPI CSI-2信号輸入到安装在传输板上的对应V-by-One HS的发送IC「THCV241A-P」。 然后THCV241A-P会将MIPI CSI-2信号转换为差分形式的V-by-One HS信号。此信号通过以太网线传输，并被安装在接收板上的对应V-by-One HS的接收IC「THCV242A-P」接收，然后转换回MIPI CSI-2信号后传输至单板电脑。这也解决了许多单板电脑不支持MIPI CSI-2信号输入的问题。
连接距离取决于所用以太网线的类型和相机分辨率。在分辨率为8M像素（约 800万像素、3264 x 2448）时，使用6A类的以太网线最远可传输10m的影响信号；而7类的以太网线则可最远传输15m的信号。对于前面提到的用于监控大型公交车內部的边缘AI系统而言，6A类以太网线勉强够用，7类以太网线则完全可以胜任。此外，如果降低分辨率，使用6A类以太网线也可以达到约15m的连接距离。
连接距离取决于所用以太网线的类型和相机分辨率。在分辨率为8M像素（约 800万像素、3264 x 2448）时，使用6A类的以太网线最远可传输10m的影响信号；而7类的以太网线则可最远传输15m的信号。对于前面提到的用于监控大型公交车內部的边缘AI系统而言，6A类以太网线勉强够用，7类以太网线则完全可以胜任。此外，如果降低分辨率，使用6A类以太网线也可以达到约15m的连接距离。
适用于无人商店
THine Electronics例举出，无人商店（例如农产品销售点）是适用边缘AI系统的相机传输方案的目标应用领域。目前，已实际应用的无人商店的计费系统结合了相机和称重传感器（重量感测器）来追踪用户所选择的商品。这种传感器的配置在技术上是可行的，但使用称重传感器会限制商品的拜访位置。
因此，THine Electronics提出了一种完全由相机组成的计费系统。该公司开发的相机传输方案具有远距离传输能力，适用于大型无人商店，并可以使用价格低廉的MIPI相机；还允许在单一展示架上安装多个相机，从而实现交叉验证。
此外，THine Electronics计划进一步提升边缘AI系统的相机传输方案的性能。对于需要同时处理多个AI模型的应用，12 TOPS的AI运算性能估计难以满足需求。因此，我们也乐于根据客户需求，探讨开发装载Qualcomm SoC的定制电路板，该SoC整合了具有48 TOPS高AI运算能力的NPU。（ →定制开发咨询）
以上
因此，THine Electronics提出了一种完全由相机组成的计费系统。该公司开发的相机传输方案具有远距离传输能力，适用于大型无人商店，并可以使用价格低廉的MIPI相机；还允许在单一展示架上安装多个相机，从而实现交叉验证。
此外，THine Electronics计划进一步提升边缘AI系统的相机传输方案的性能。对于需要同时处理多个AI模型的应用，12 TOPS的AI运算性能估计难以满足需求。因此，我们也乐于根据客户需求，探讨开发装载Qualcomm SoC的定制电路板，该SoC整合了具有48 TOPS高AI运算能力的NPU。（ →定制开发咨询）
以上