ホームコントロール&セキュリティ
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Nuvoton ジェスチャー認識：MCU AI のための高性能アプリケーション
人工知能技術の急速な発展に伴い、ジェスチャー認識システムはスマートホーム、ヒューマンコンピュータインタラクション、バーチャルリアリティなどの分野でますます普及している。これらの技術は、ユーザーの利便性を高めるだけでなく、画期的なインタラクション方法を導入するものでもあります。このようなアプリケーション・ニーズに対応するため、Nuvoton Technology は、さまざまなリアルタイム・アプリケーション・シナリオに対応する低消費電力で高性能なソリューションの提供を目的とした、ジェスチャー認識システムのリファレンス・デザインを発表しました。
このシステムのコアハードウェアは、Arm® Cortex®-M55- および Arm® Ethos™-U55- ベースのマイクロコントローラを採用しています。この NuMicro® M55M1 マイクロコントローラは、強力な演算能力を提供するだけでなく、優れた低消費電力特性も備えており、リソースに制約のある組み込みシステムに特に適しています。
NuMicro® M55M1 は 1.5 MB の内蔵 SRAM を搭載し、QSPI、SDHC、EBI 16 ビット、HYPERRAM™ など、さまざまな外部メモリオプションをサポートしています。最も重要な点は、このシステムに強力なニューラル・プロセッシング・ユニット（NPU）である Arm Ethos-U55 が統合されていることです。Arm Ethos-U55 は、組み込みアプリケーション向けに堅牢な AI 処理能力を提供するよう特別に設計されており、同時に優れたエネルギー効率も維持しています。このハードウェア・アーキテクチャにより、組み込み環境で軽量の YOLO モデルを実行し、リアルタイムのジェスチャー認識を可能にし、さまざまなアプリケーションに柔軟で効率的なソリューションを提供することができます。
CMOS カメラでジェスチャー画像を撮影し、リアルタイムでLCDに表示する。M55M1 の内蔵 NPU により、システムは強力なAI推論能力を発揮し、速度と精度の両方で優れています。M55M1 は、従来のマイクロコントローラと比較して、推論速度と精度が大幅に向上しています。これは、ジェスチャー制御、セキュリティ監視、スマートホームなど、リアルタイムの応答が必要なアプリケーションにとって特に重要です。
Ethos-U55 NPU は、ハードウェアアクセラレーションを活用してニューラルネットワークの計算効率を大幅に向上させることで、このシステムで重要な役割を果たしている。この NPU は、行列の乗算と累積（MAC）などの中核的な深層学習タスクで非常に優れた性能を発揮する。これにより、軽量な YOLO モデルは、入力画像を非常に短時間で処理し、ジェスチャー認識結果を迅速に出力することができ、処理時間を大幅に短縮し、精度と信頼性を向上させ、リアルタイムアプリケーションを可能にします。さらに、システムのパフォーマンスを最適化するために、量子化と圧縮の技術を採用しました。これらの技術は、モデルサイズを縮小するだけでなく、実行時の計算負荷を低減し、Ethos-U55 NPU 上での YOLO モデルの効率を高め、推論速度をさらに向上させ、バッテリ駆動の組み込み機器に最適なシステムの消費電力を削減します。
Nuvoton のジェスチャー認識リファレンス・デザインは、特にスマート・ホーム、人間とコンピュータのインタラクション、バーチャル・リアリティに適した幅広いアプリケーションを持っています。例えば、ジェスチャー認識は家庭内のスマート・デバイスの非接触制御を可能にします。バーチャル・リアリティ・アプリケーションでは、この技術はより自然なインタラクション方法を提供し、ユーザーが仮想環境と直感的に対話できるようにします。さらに、この技術はセキュリティ監視システムにも応用でき、特定のジェスチャーを認識することでアラームや自動化プロセスをトリガーすることができます。
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