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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)在智能交通系統(tǒng) (ITS)中扮演著越來(lái)越重要的角色。無(wú)論是自動(dòng)車牌識(shí)別、違法停車檢測(cè)，還是行人檢測(cè)、交通流量分析，甚至行車違章識(shí)別，都離不開高質(zhì)量的圖像傳感器的支持。這些傳感器必須具備高分辨率、高幀率、寬動(dòng)態(tài)范圍和低噪聲等特性，以適應(yīng)各種環(huán)境條件，滿足不同應(yīng)用的需求。

機(jī)器視覺(jué)有哪些特點(diǎn)，與人類視覺(jué)相比如何？

雖然人類一直希望看到全彩色和高分辨率，但對(duì)于各種機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用而言，這并不是必需的。在機(jī)器視覺(jué)中，圖像本身并不是最重要的。最重要的是存儲(chǔ)在圖像中的信息：例如，硅晶片上缺陷的位置和大小、存儲(chǔ)在條形碼或二維碼中的數(shù)據(jù)，或者車牌上的數(shù)字和字母。

機(jī)器視覺(jué)有哪些快速增長(zhǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域？

ITS就是其中之一，尤其是在中國(guó)。安裝在交通信號(hào)燈桿上的攝像頭會(huì)監(jiān)控車牌號(hào)并偵測(cè)是否有闖紅燈和其他違規(guī)行為。對(duì)于超速或違法闖入特定區(qū)域，也以數(shù)字化方式進(jìn)行抓拍甚至強(qiáng)制執(zhí)行罰款。當(dāng)發(fā)生違規(guī)行為時(shí)，ITS會(huì)記錄駕駛員的行為，例如開車時(shí)使用手機(jī)。用于ITS應(yīng)用的攝像頭通常每通道至少需要1,000到1,500像素水平的分辨率，一些ITS供應(yīng)商正在轉(zhuǎn)向2,000像素以為將來(lái)做準(zhǔn)備。對(duì)垂直分辨率的要求也在增長(zhǎng)，因?yàn)镮TS用戶希望更多地了解駕駛員正在做什么，行人是否在人行橫道上，以及附近交通信號(hào)燈的狀態(tài)等信息。

平板顯示器檢測(cè)是另一個(gè)不斷增長(zhǎng)的領(lǐng)域，檢測(cè)發(fā)生在不同的層面，包括在制造過(guò)程中檢查每個(gè)LED是否打開和關(guān)閉，以及在最終測(cè)試中檢查所有 LED 的亮度是否均勻。還有其他應(yīng)用領(lǐng)域，包括太陽(yáng)能面板檢測(cè)和硅晶片檢測(cè)。此外，安森美 (onsemi) 傳感器還可用于自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中的機(jī)器人作業(yè)。

對(duì)分辨率、動(dòng)態(tài)范圍和幀率等規(guī)格的要求，有何改進(jìn)？

這些規(guī)格主要適用于移動(dòng)的目標(biāo)。攝像頭制造商希望為硅晶圓檢測(cè)和太陽(yáng)能面板檢測(cè)等應(yīng)用提供更高的分辨率。人眼具有高動(dòng)態(tài)范圍，因此人們自然希望在圖像傳感器中復(fù)制這種特性。目前，12-bit分辨率對(duì)于大多數(shù)高性能機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠，但有一些應(yīng)用也已經(jīng)開始探索 14-bit解決方案。

另請(qǐng)注意，高分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍和快速幀率相結(jié)合會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。安森美提供標(biāo)準(zhǔn)接口以便從我們的傳感器中傳輸數(shù)據(jù)，接下來(lái)客戶需要提供數(shù)據(jù)處理能力以從數(shù)據(jù)中獲得有意義的結(jié)果。還值得注意的是，對(duì)低性能傳感器的需求仍然很大。比如，條形碼掃描不需要用到 5000萬(wàn)像素的 12-bit彩色傳感器。

除了分辨率、動(dòng)態(tài)范圍和幀率之外，客戶還應(yīng)該注意哪些其他規(guī)格參數(shù)？

另一個(gè)關(guān)鍵規(guī)格是功耗。保持傳感器的低功耗可以延長(zhǎng)便攜式設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間，尤其是在高幀率的情況下。此外，功耗意味著發(fā)熱，而在圖像傳感器中，熱量意味著噪聲，因此保持低功耗有利于提高整體圖像質(zhì)量。

選擇特定圖像傳感器時(shí)，還需要考慮哪些其他特性？

在設(shè)計(jì)攝像頭時(shí)，選擇一個(gè)可以支持多種分辨率和配置以及 IP 再利用的傳感器系列。對(duì)于您的應(yīng)用，遠(yuǎn)心配置可能就足夠了。如果遠(yuǎn)心配置不足以滿足需求，可尋找具有針對(duì)特定用例（例如 ITS）的主光線角 (CRA) 優(yōu)化的傳感器系列。

此系列的一個(gè)示例是安森美 XGS 圖像傳感器。XGS傳感器提供11種分辨率，從2Mp到45Mp不等，其中一個(gè)尺寸支持2Mp到16Mp的分辨率，而另一個(gè)尺寸支持20Mp到45Mp的分辨率。所有版本均提供真正的全局快門和12-bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器。面向ITS市場(chǎng)的版本提供了優(yōu)化的CRA調(diào)整。所有XGS傳感器都具有低功耗特性，在某些情況下耗散的功率是競(jìng)品器件的一半。

圖像傳感器在不久的將來(lái)會(huì)怎樣？

對(duì)于高端機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用，仍將以追求更高分辨率為目標(biāo)。光學(xué)格式將變得更大，像素將需要變得更小，以使傳感器尺寸可控，并允許使用更低成本的鏡頭系統(tǒng)。大傳感器尺寸對(duì)數(shù)據(jù)讀出性能要求較高，隨著線纜長(zhǎng)度的加倍，連接線寄生效應(yīng)將會(huì)翻兩番。在制造方面，更高密度的傳感器本質(zhì)上更容易受到偽影的影響，而良率優(yōu)化對(duì)于降低成本至關(guān)重要。

就應(yīng)用和市場(chǎng)而言，從手機(jī)到汽車儀表盤再到80英寸的電視，面板和顯示器隨處可見(jiàn)，這推動(dòng)了用于監(jiān)測(cè)它們的傳感器和系統(tǒng)的需求，且蘊(yùn)藏巨大的發(fā)展空間。

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審核編輯 黃宇