全局快門圖像傳感器技術(shù)的改進提升了機器視覺效率
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視覺技術(shù)在許多自動化活動中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，制造、娛樂、交通運輸和醫(yī)療保健等領(lǐng)域更是越來越重視發(fā)展視覺系統(tǒng)。
市場對快速、準確成像的需求愈發(fā)迫切，同時分析技術(shù)和人工智能 (AI) 加速發(fā)展，新一代先進視覺系統(tǒng)應運而生，而高速、全畫幅全局快門傳感器是這些系統(tǒng)的核心。全局快門能夠即時捕捉拍攝對象的完整視圖，這非常重要。
基于全局快門的系統(tǒng)可以消除許多常見于視覺系統(tǒng)的視覺偽影（例如擺動、傾斜和空間混疊等），有助于提高速度和準確性，進而能夠提升操作效率。對于條形碼掃描、機器視覺 (MV) 和自主移動機器人 (AMR) 等應用而言，全局快門成像技術(shù)正迅速成為熱門選擇。
| High GSE helps to minimize motion artifacts | 高GSE可大幅減少運動偽影 |
Stripes behind the fan are clearly visible | 風扇后面的條紋清晰可見 |
Stripes behind the fan are covered well | 風扇后面的條紋完全被遮蓋 |
圖1 全局快門的應用
全局快門：優(yōu)勢和特點
全局快門圖像傳感器可同時捕捉所有像素。與逐行掃描場景的卷簾快門圖像傳感器不同，全局快門圖像傳感器可確保捕捉到無失真的圖像。
如果場景中有快速移動的物體，這種同步操作的優(yōu)勢將尤為明顯，例如在工廠裝配線上，產(chǎn)品會快速經(jīng)過攝像機。使用全局快門圖像傳感器，每個像素均可精確記錄同一時刻的場景，從而生成清晰、無失真的圖像。這有助于準確地捕捉移動物體上的條形碼，對于條形碼掃描、機器視覺、AMR 和 AR/VR 控制等應用至為關(guān)鍵。
AGV/Drones ● High GSE ● Low Power ● High Frame Rate ● Good SNR | 自動導引車(AGV)/無人機 ● GSE高 ● 功耗低 ● 幀率高 ● 信噪比良好 |
MV Cameras ● High GSE ● Low Power ● High Frame Rate ● Subsampling Modes | MV攝像機 ● GSE高 ● 功耗低 ● 幀率高 ● 子采樣模式 |
Barcode Readers ● High GSE ● Low Power ● Optimal Resolution ● Good SNR | 條碼讀取器 ● GSE高 ● 功耗低 ● 分辨率優(yōu)異 ● 信噪比良好 |
AR/VR/MR ● High GSE ● Low Power ● High Frame Rate ● Subsampling Modes | AR/VR/MR ● GSE高 ● 功耗低 ● 幀率高 ● 子采樣模式 |
AMR ● High GSE ● Dynamic Range ● High Frame Rate ● Superior Image Quality | AMR： ● GSE高 ● 動態(tài)范圍 ● 幀率高 ● 圖像質(zhì)量出色 |
*GSE is Global Shutter Efficieny | *GSE是指全局快門效率 |
圖2 安森美全局快門圖像傳感器的應用
條碼掃描器
條碼常用于高效編碼數(shù)據(jù)，以便工作人員快速可靠地執(zhí)行掃描任務(wù)，如庫存和訂單處理?！皸l碼掃描失敗”也許是我們每個人都有過的經(jīng)歷，此時必須重新掃描，效率十分低下。掃描時如果能夠抑制多余光線，那么全局快門就能夠消除條碼讀取過程中的大部分錯誤和不準確之處?？赏ㄟ^全局快門效率(GSE)指標來量化評估全局快門傳感器性能。GSE 越高，抑制多余光線的效果就越好，從而可以提高處理速度，避免人工干預和/或重新掃描工作。
圖2 安森美Hyperlux SG系列
自主移動機器人(AMR)
全局快門圖像傳感器采用立體配置，可實現(xiàn)基于視覺的同步定位與地圖構(gòu)建 (SLAM) 應用，有助于幫助工廠和倉庫規(guī)劃路徑，避免與障礙物發(fā)生碰撞。該傳感器使 AMR 能夠高效、安全地穿梭在各種復雜的環(huán)境中。
虛擬現(xiàn)實(VR)、增強現(xiàn)實(AR)和混合現(xiàn)實(MR)
全局快門圖像更便于同步多個來源的輸入，通常還可以提高幀率。這些功能有助于塑造更出色、更愉悅的 VR、AR 和 MR 體驗。
圖3 安森美AR0235圖像傳感器
適用于機器視覺的全局快門解決方案
安森美 (onsemi) 研發(fā)了 Hyperlux SG 全局快門傳感器系列產(chǎn)品，其中包含三款圖像傳感器：ARX383、AR0145 和 AR0235，均兼具全局快門優(yōu)勢，可以為許多關(guān)鍵應用提供特定功能，
這些傳感器有望實現(xiàn)基于視覺的 SLAM，幫助工廠和倉庫規(guī)劃路徑，避免與障礙物發(fā)生碰撞，使 AMR 能夠高效、安全地穿梭在各種環(huán)境中。
得益于 GSE 更高，Hyperlux SG 圖像傳感器大大提高了掃描條碼和 AV/VR/MR 等應用的效率。此外，高 GSE 和高幀率也有助于確保出色的保真度和圖像質(zhì)量，滿足這些應用的關(guān)鍵需求。此外，用戶可通過低功耗選項和子采樣模式來自定義圖像質(zhì)量，滿足特定的應用需求。這些傳感器還可以從多個視角同步捕捉圖像，進而幫助創(chuàng)建 3D 模型和深度圖。
AR0235 是 Hyperlux SG 系列中分辨率最高的。這是一款 1/2.8 英寸、2.3Mp CMOS 數(shù)字圖像傳感器，有效像素陣列達到 1920 (H) x 1200 (V)。其特點在于采用了全局快門像素設(shè)計，可以準確、快速地捕捉移動場景，速度甚至可達到每秒 120 幀。同時還具備全分辨率特性，能在低光、明亮和混合照明條件下呈現(xiàn)清晰、低噪聲的圖像。
AR0235 傳感器在處理高角速度方面表現(xiàn)優(yōu)越，大大減少了運動偽影，其 GSE 較前幾代產(chǎn)品提高了兩倍，能夠高效捕捉快速移動物體的圖像和錄制視頻。
AR0235 經(jīng)過精心構(gòu)造，適合工業(yè)應用。全局快門傳感器已廣泛應用于條碼掃描場景，而其優(yōu)良特性更是適合許多工業(yè)環(huán)境。例如，AR0235 精確、快速的圖像捕捉功能非常適合用于檢測缺陷和保持一致質(zhì)量標準。工業(yè) 4.0 正持續(xù)發(fā)展，AI 和先進機器人等技術(shù)加速融合，這讓 AR0235 未來有望應用于更多領(lǐng)域。
安森美擁有包含 VGA 和 2.3MP 的完整圖像傳感器產(chǎn)品組合，可以為涉及快速移動物體的各種應用提供合適的傳感器。安森美的 Hyperlux SG 系列具備超強 GSE 和高幀率表現(xiàn)，可幫助客戶設(shè)計可靠的攝像機，捕捉無運動偽影的高質(zhì)量圖像。
更高的全局快門效率：與上一代產(chǎn)品相比，Hyperlux SG 傳感器的全局快門效率大幅提高了兩倍。這一進步確保了曝光和讀出之間的精確同步，最大限度地減少了運動偽影。
高速性能：Hyperlux SG 傳感器具有每秒 120 幀的快速捕捉率，即使在快速變化的環(huán)境中也能呈現(xiàn)清晰、無失真的圖像。
緊湊的外形：Hyperlux SG 傳感器采用小尺寸設(shè)計，非常適合安裝在有限的空間內(nèi)。緊湊的設(shè)計使其可以無縫集成到各種設(shè)備和系統(tǒng)中。
高效節(jié)能：這些傳感器的設(shè)計特別注重能效。它們在工作時耗電量較低，有助于延長電池續(xù)航時間并降低整體系統(tǒng)的能源需求。
自動曝光功能：內(nèi)置自動曝光功能可確保達到理想的圖像質(zhì)量，尤其是在處理快速移動的物體時。它可動態(tài)調(diào)整曝光設(shè)置，讓您全神貫注捕捉重要瞬間，而無需手動干預。
安森美致力于推動創(chuàng)新，幫助建設(shè)更美好的未來。我們專注于工業(yè)市場，正加速推動條碼掃描、機器視覺、AMR 和 AR/VR 等眾多應用和市場的進步。
安森美的 Hyperlux SG 系列圖像傳感器充分展現(xiàn)了全局快門技術(shù)的進步，成為了提高現(xiàn)代視覺系統(tǒng)效率和準確性的核心。該系列傳感器兼具高 GSE、高幀率，處理高速移動物體時不會失真，非常適合條碼掃描、機器視覺、AMR 以及 AR/VR 系統(tǒng)等眾多應用。
此外更是采用節(jié)能設(shè)計、外形緊湊，便于集成，是空間受限和功率敏感型智能系統(tǒng)的理想選擇。傳感器對行業(yè)的影響不容小覷，隨著自動化和 AI 驅(qū)動流程的蓬勃發(fā)展，全局快門傳感器的重要性也將愈加凸顯。
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