X-Class CMOS圖像傳感器平臺滿(mǎn)足機器視覺(jué)市場(chǎng)需求， 增強工業(yè)攝像機設計靈活性

　　機器視覺(jué)，好比機器的眼睛，可實(shí)現捕獲、分析圖像并根據圖像中的信息作出決策。醫療成像、軍事偵察領(lǐng)域以及新興的機器人技術(shù)、人工智能(AI)推動(dòng)著(zhù)機器視覺(jué)市場(chǎng)高速增長(cháng)。據調研機構Yole Development，自動(dòng)化、智能交通系統(ITS)、條碼掃描和視覺(jué)分析等細分市場(chǎng)在2012-2022年的平均年復合增長(cháng)率約9%。在中國制造2025計劃的刺激和不斷增加的生產(chǎn)力需求的驅動(dòng)下，中國對自動(dòng)化的投資是世界其它地區的3倍。同時(shí)，自動(dòng)化在向嵌入式視覺(jué)、AI、深度、3D、超光譜、深紫外光等趨勢演進(jìn)。

　　安森美半導體具備40多年的成像經(jīng)驗，以34%的市場(chǎng)份額稱(chēng)冠全球工業(yè)成像市場(chǎng)，公司的X-Class CMOS圖像傳感器平臺具備業(yè)界領(lǐng)先的像素尺寸及卓越的光學(xué)性能、更快幀速率、更低功耗、多種速度等級、簡(jiǎn)化設計等競爭優(yōu)勢，解決機器視覺(jué)市場(chǎng)需要分辨率高、圖像質(zhì)量?jì)?yōu)、能效高且能根據不同需求匹配速度等級的圖像傳感器的關(guān)鍵市場(chǎng)需求，縮短設計時(shí)間，簡(jiǎn)化設計流程和供應鏈。

　　安森美半導體具備無(wú)與倫比的成像產(chǎn)品和成像技術(shù)

　　安森美半導體是唯一能同時(shí)提供工業(yè)級CCD和CMOS像素設計的供應商，無(wú)論是產(chǎn)品還是技術(shù)在工業(yè)成像領(lǐng)域都可說(shuō)無(wú)與倫比，圖像傳感器陣容廣泛，分辨率從VGA到5000萬(wàn)像素，像素尺寸從3.2 um到24 um，成像對角線(xiàn)從3.8 mm到70 mm，并具備電子倍增、系統單芯片(SOC)集成、專(zhuān)有的色彩濾波陣列(CFA)配置、高速輸出架構、定制設計能力等廣博的成像技術(shù)基礎。

　　X-Class平臺使單一攝像機設計支持多種分辨率和像素

　　最初的攝像機設計，設計人員使用每一款圖像傳感器都需從零開(kāi)始設計開(kāi)發(fā)，耗時(shí)費力成本高。后來(lái)，安森美半導體推出PYTHON系列，僅需2塊PCB就能支持該系列中的所有八種分辨率(從VGA到25 Mp)。

　　而X-Class圖像傳感器平臺是PYTHON系列的更進(jìn)一步演進(jìn)，通過(guò)在同一圖像傳感器框架內支持多種CMOS像素架構，實(shí)現攝像機設計的新維度。這讓單一攝像機設計不僅能支持多種產(chǎn)品分辨率，還能支持不同的像素功能，無(wú)論是全局快門(mén)、卷簾快門(mén)、高動(dòng)態(tài)范圍，還是其他不同的功能，例如在給定的光學(xué)尺寸以犧牲分辨率換取更高成像靈敏度的更大像素，以及優(yōu)化設計可實(shí)現低噪聲工作以增加動(dòng)態(tài)范圍等等。通過(guò)通用的高帶寬、低功耗接口來(lái)支持不同的像素架構，攝像機制造商可充分利用現有的零件庫存并加快新攝像機設計的面市時(shí)間，降低設計成本和風(fēng)險。

　　圖1：X-Class 平臺—— 演進(jìn)的設計功能

　　X-Class 平臺的首兩款器件：XGS 8000和XGS 12000

　　X-Class系列產(chǎn)品中的首兩款器件是XGS 12000和XGS 8000，基于先進(jìn)的3.2 um全局快門(mén)CMOS像素，具備卓越的成像性能、高圖像均勻性和低噪聲等特性，為機器視覺(jué)、智能交通系統和廣播成像等應用提供高性能成像功能。

　　圖2：XGS 12000

　　XGS 12000以1英寸光學(xué)格式提供1200萬(wàn)像素(4096 x 3072像素)分辨率，為現代機器視覺(jué)和檢測應用提供所需的成像細節和性能。該器件提供兩種速度等級：一種是通過(guò)提供高達每秒90幀(fps)的全分辨率速度，充分利用10GigE接口;另一種更低價(jià)格版本則以全分辨率提供27 fps，與USB 3.0計算機接口的可用帶寬保持一致。

　　XGS 8000以1/1.1英寸光學(xué)格式提供4k/UHD(4096 x 2160像素)分辨率，也提供兩種速度等級(130和75 fps)，使這一器件成為廣播應用的理想選擇。

　　表1：多速度等級、接口匹配不同應用需求

　　兩款器件的封裝尺寸均結合低散熱，是X-Class接口的低電壓、低功耗架構所造就的，能夠完全兼容緊湊的29 x 29 mm2攝像機設計。

　　首兩款像素：3.2 um全局快門(mén)

　　隨著(zhù)分辨率的上升，若像素尺寸不變，那么圖像傳感器芯片尺寸必然會(huì )越做越大，與其適配的鏡頭價(jià)格昂貴，這會(huì )增加整體成本。因而市場(chǎng)需要減小像素尺寸。而XGS 8000和XGS 12000基于3.2 um全局快門(mén)CMOS像素，能在同樣的光學(xué)尺寸下提高分辨率，且先進(jìn)的像素設計確保不會(huì )因像素更小而影響圖像品質(zhì)，甚至提供更優(yōu)的性能。

　　表2：與PYTHON 12k相比，XGS 12000像素尺寸減小但圖像質(zhì)量更優(yōu)

　　此外，在機器視覺(jué)應用中，成像目標通常都是處于運動(dòng)狀態(tài)，若采用卷簾快門(mén)，其逐行曝光的方式可能會(huì )產(chǎn)生運動(dòng)拖影，而XGS 8000和XGS 12000采用全局快門(mén)設計，所有像素點(diǎn)于同一時(shí)間捕獲影像數據，從而確保捕獲移動(dòng)物體而無(wú)運動(dòng)偽影。

　　完整的評估套件支持設計人員的攝像機新設計

　　安森美半導體提供評估套件支持完整的器件評估，包括靜態(tài)圖像、視頻捕獲、感興趣區域讀取及自定義測試功能的配置等，以幫助設計人員開(kāi)發(fā)結合全新圖像傳感器的攝像機新設計。

　　總結

　　隨著(zhù)機器視覺(jué)檢測和工業(yè)自動(dòng)化等工業(yè)成像應用的需求持續推進(jìn)，針對這一不斷增長(cháng)市場(chǎng)的圖像傳感器的設計和性能也必須不斷演進(jìn)。安森美半導體是全球領(lǐng)先的成像芯片供應商，也是唯一同時(shí)具備工業(yè)級CCD和CMOS技術(shù)的唯一供應商，全面的產(chǎn)品線(xiàn)適用于不同應用場(chǎng)景，且產(chǎn)品具有高分辨率、高幀率、低噪聲、小尺寸、低功耗等優(yōu)勢。公司最新推出的X-Class CMOS平臺，使單一攝像機設計支持多種分辨率和像素，增強工業(yè)攝像機設計靈活性，簡(jiǎn)化供應鏈物流，加快設計進(jìn)程，平臺首兩款器件采用先進(jìn)的3.2 um全局快門(mén)CMOS像素，并提供多種速度版本，滿(mǎn)足機器視覺(jué)、ITS和廣播成像等不同應用所需的性能和成像功能，在性能、能效、時(shí)間和成本等多方面為攝像機制造商帶來(lái)明顯的競爭優(yōu)勢。