在智能家居与商用安防需求快速升级的背景下，传统仅依赖机械结构或单一身份识别方式的门锁，已难以同时满足安全性、便利性与智能化管理的要求。随着影像传感器、嵌入式AI与边缘计算技术的成熟，视觉智能正逐步成为新一代智能门锁设计的核心能力之一。通过实时影像辨识、行为分析与多重安全验证机制的融合，智能门锁不仅能精准识别使用者身分，亦能主动感知潜在风险并实时响应，为居家与商业场域构建更高层级、可预测且可管理的安全防护体系。本文将为您介绍新一代视频智能门锁的发展与系统架构，以及由安森美所推出的相关解决方案。
将摄像头和门锁合二为一的新一代视频智能门锁
随着家庭和企业对安全的日益重视，智能门锁已成为现代门禁系统的重要组成部分。这些设备超越了传统的无钥匙进入方式，集成了无线连接、移动应用控制和生物识别认证，从而提供无缝且安全的用户体验。虽然许多现有系统依赖独立的门铃摄像头进行视频验证，但新一代视频智能门锁正在重新定义这一领域，将摄像头和门锁合二为一，打造出一个智能设备。
视频智能门锁是一种将摄像头、门锁与智能功能集成于同一设备的创新门禁解决方案。传统智能门锁通常只提供无钥匙开锁（如指纹、密码或手机App解锁）功能，而新一代视频智能门锁则进一步融合了视觉监控与智能分析能力，使其不仅是门禁控制器，还具备门口监视与事件感知的能力。
视频智能门锁可执行实时视觉监控与访客识别、多模式身份验证、远程访客管理与警报推送、智能家居生态连接等功能，适用于居家安全管理、短租与民宿、办公与商业场域等场景。
这些集成解决方案提供的不仅仅是便利，它们支持远程监控、实时访问日志和防篡改警报，使用户能够随时随地管理财产安全。无论是增强便捷性，还是通过边缘图像处理保护隐私，视频智能门锁在功能性和安全性方面都实现了飞跃。
新一代的视频智能门锁实现了门禁与监控功能的融合，不仅提升了出入口的安全性与访客识别能力，也为现代智能生活场景提供了更直观、可控与智能的门禁管理解决方案，但仍需考虑电源与续航管理、隐私与数据保护等挑战。
视频智能门锁依赖于高图像质量，因为后续操作的准确性直接影响安全和财产损失。这些产品及其功能中融入了大量的人工智能（AI）／机器学习（ML）技术，图像质量差会导致处理引擎过载，从而消耗电力并延迟操作。
优化分辨率也至关重要，这样才能确保捕获的图像包含足够的细节，以便机器识别人员特征并采取相应的操作。分辨率过低会导致细节缺失，并可能造成人员／物体识别错误。
智能门锁通常由电池供电，因为帮锁具区域提供电源既不切实际，也几乎不可能。低功耗的设备／系统对于延长电池充电周期和确保可靠运行、避免停机至关重要。
智能门锁对体积要求非常严格，它们需要相当紧凑，其基本功能包括锁定机制和门铃摄像头。如今的电子系统功能繁多，包含众多传感器、处理引擎、连接装置和电池组。因此，所有这些元器件都必须经过高度优化设计，不仅要保证功能和可靠性，还要兼顾外形尺寸。
高质量与超低功耗的Hyperlux LP图像传感器
Hyperlux™ LP图像传感器系列采用超低功耗架构设计，像是AR0544和AR0830产品线涵盖三种彩色滤光片阵列（CFA）变体，包括单色、RGB和RGB-IR。其硅和像素架构经过优化，可在白天和夜晚提供卓越的图像质量，从而最大限度地减少对高功率红外LED的需求。诸如可配置感兴趣区域的“运动唤醒（WoM）”功能、触发模式以及原生超低功耗等特性，有助于在单次充电／更换后实现最长的运行时间，这最大限度地降低了智能门锁系统的功耗，并显着降低了物料清单（BOM）成本。
RGB-IR变体可轻松实现100万像素或200万像素的红外图像，从而提供丰富的深度数据，这是集成红外像素的智能门锁的理想选择。在图像传感器中添加红外像素可以消除使用2D照片进行欺骗的可能性。利用结构光扫描物体，可以识别轮廓变化以确定深度，从而构建三维地图，这也有助于检测物体的活性状态。
这种图像传感器的另一个优点是，在正常运行期间可以获取红外数据，用于消除智能门锁面向室外环境时不可避免的红外泄漏，这可以提供高保真图像，并真实呈现场景。
安森美Hyperlux LP系列传感器产品规格相当多样，其中的AR0544是1/4.2英寸背照式（BSI）堆栈式CMOS数字图像传感器，有源像素阵列为2592 x 1944。AR0830则是具有1/2.9英寸BSI堆栈式CMOS数字图像传感器，有源像素阵列为3840 x 2160。这两款先进的传感器以线性或增强动态范围（eDR）模式捕获图像，并具有卷帘快门读出功能。AR0544与AR0830的架构和设计旨在提供高品质性能的同时消耗极低功率。采用安森美1.4 µm BSI像素技术支持，在低光和NIR波长下提供出色的性能，并提供了一个强大的边缘数据捕获设备，可以通过多种选项进行编程，以极低的功率提供最佳带宽。
AR0544与AR0830拥有业内同类产品中最低功耗，支持850nm和940nm波长的增强NIR与运动唤醒（WOM）功能，具有多种子采样模式，包括合并（Binning）、加总（Summing）、跳转（Skipping）、窗口（Windowing），可提供多种功能模式，包括全局复位释放（GRR）、触发器、情境切换，具有增强动态范围（eDR）和行交错HDR（LI-HDR）模式。
功能完整的下一代智能门锁参考设计
为了实现下一代智能门锁，安森美与SoC/FPGA OEM厂商携手合作。此次合作，安森美与AMD和MakarenaLabs共同推出了一款混合2D/3D 智能门锁参考设计，该设计采用安森美的AR0830图像传感器。这款RGB-IR图像传感器能够同时采集2D和3D数据，并将其输入到处理／机器学习引擎中，以实现人脸检测和识别。
2D数据被输入到AI模型中，用于分析是否存在人脸，并与数据库进行比对，以验证该人是否为授权用户。3D图像是判断摄像头前是否真人的关键，可以避免使用2D图像进行欺骗。来自AR0830和VCSEL投影仪的红外3D数据用于构建真实人脸的点云，从而辅助3D人脸重建，只有当2D和3D信息均被验证后，门锁才会解锁。
该参考设计为在投入生产资源之前快速实现智能门锁开发提供了一条途径。安森美的图像传感器已预先集成到设计这些智能门锁所需的硬件和软件中。智能门锁正逐渐成为家庭和商业智能生态系统的重要组成部分，将安全性、技术和用户体验融为一体，打造智能解决方案。
随着生物识别认证变得更加精准便捷，智能门锁作为下一代安全基础设施的应用也日益普及。图像传感器在采集人工智能驱动的面部／行为检测和识别所需数据方面，发挥着至关重要的作用。锁具供应商现在可以专注于应用层面的差异化价值，充分利用图像传感器、SoC/FPGA和人工智能／机器学习模型的功能，为解决方案注入智能。
智能门锁设计参考的机器学习解决方案结合了二维和三维信息处理技术，用于识别试图进入限制区域的特定人员。该系统基于机器学习引擎，该引擎使用人工智能模型从二维和三维采集数据中提取特征。二维和三维两个分支分别拥有各自专用的特征提取人工智能模型，提取的信息随后被融合，用于计算授权过程。
二维分支以级联模式计算两个不同的AI模型，首先是人脸检测，然后是人脸识别。人脸检测模型分析来自视频源的图像，如果图像中存在人脸，则提取人脸的边界框。这些边界框是原始图像的裁剪版本，仅包含人脸（如果存在）。人脸识别模型接收裁剪后的人脸图像作为输入，并返回人脸描述作为输出。人脸识别模型用于确定智能门锁前的人员是否为数据库中已保存的授权用户。
三维分支用于防止对2D系统进行欺骗，该分支的功能是确定智能门锁前的人员的3D映射是否为人脸。它会拒绝使用图像、照片或其他可能被2D系统接受和识别的方法。该功能是利用来自安森美AR0830CS传感器的红外数据和ams OSRAM提供的点阵投影仪（ams OSRAM BELAGO1.1 VCSEL点阵投影仪）构建真实人脸的点云，从而实现红外3D人脸重建。
SmartLock解决方案的硬件采用AMD Kria™ KV260 开发板，这是专为高级视觉应用开发而设计，无需复杂的硬件设计知识。此外，还搭配基于安森美提供的RGB-IR摄像头和欧司朗（ams OSRAM）提供的VCSEL点阵投影仪。该点阵投影仪为VCSEL（垂直腔面发射激光器）投影仪，用于支持真实人脸的重建。其他配件还包括MicroSD卡、MicroSD转USB适配器、全高清HDMI显示器和HDMI线缆、键盘和鼠标套装。
结语
综观新一代智能门锁的发展趋势，融合视觉智能与多层级安全机制已成为提升整体防护能力与使用体验的关键方向。通过图像传感、边缘AI辨识与安全算法的深度整合，智能门锁不再只是被动的开关装置，而是具备主动感知、实时判断与风险预警能力的智能安防节点。未来，随着低功耗设计、隐私保护机制与系统互联性的持续优化下，安森美的智能门锁解决方案将在居家、商用与公共场域中扮演更核心的角色，为智能空间提供兼顾安全性、可靠性与智能化管理的新一代门禁解决方案。
文章来源：艾睿电子