全局快門(mén)圖像傳感器技術(shù)的改進(jìn)提升了機器視覺(jué)效率

視覺(jué)技術(shù)在許多自動(dòng)化活動(dòng)中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用，制造、娛樂(lè )、交通運輸和醫療保健等領(lǐng)域更是越來(lái)越重視發(fā)展視覺(jué)系統。

市場(chǎng)對快速、準確成像的需求愈發(fā)迫切，同時(shí)分析技術(shù)和人工智能 (AI) 加速發(fā)展，新一代先進(jìn)視覺(jué)系統應運而生，而高速、全畫(huà)幅全局快門(mén)傳感器是這些系統的核心。全局快門(mén)能夠即時(shí)捕捉拍攝對象的完整視圖，這非常重要。

基于全局快門(mén)的系統可以消除許多常見(jiàn)于視覺(jué)系統的視覺(jué)偽影（例如擺動(dòng)、傾斜和空間混疊等），有助于提高速度和準確性，進(jìn)而能夠提升操作效率。對于條形碼掃描、機器視覺(jué) (MV) 和自主移動(dòng)機器人 (AMR) 等應用而言，全局快門(mén)成像技術(shù)正迅速成為熱門(mén)選擇。

圖1 全局快門(mén)的應用

全局快門(mén)：優(yōu)勢和特點(diǎn)

全局快門(mén)圖像傳感器可同時(shí)捕捉所有像素。與逐行掃描場(chǎng)景的卷簾快門(mén)圖像傳感器不同，全局快門(mén)圖像傳感器可確保捕捉到無(wú)失真的圖像。

如果場(chǎng)景中有快速移動(dòng)的物體，這種同步操作的優(yōu)勢將尤為明顯，例如在工廠(chǎng)裝配線(xiàn)上，產(chǎn)品會(huì )快速經(jīng)過(guò)攝像機。使用全局快門(mén)圖像傳感器，每個(gè)像素均可精確記錄同一時(shí)刻的場(chǎng)景，從而生成清晰、無(wú)失真的圖像。這有助于準確地捕捉移動(dòng)物體上的條形碼，對于條形碼掃描、機器視覺(jué)、AMR 和 AR/VR 控制等應用至為關(guān)鍵。

圖2 安森美全局快門(mén)圖像傳感器的應用

條碼掃描器

條碼常用于高效編碼數據，以便工作人員快速可靠地執行掃描任務(wù)，如庫存和訂單處理?！皸l碼掃描失敗”也許是我們每個(gè)人都有過(guò)的經(jīng)歷，此時(shí)必須重新掃描，效率十分低下。掃描時(shí)如果能夠抑制多余光線(xiàn)，那么全局快門(mén)就能夠消除條碼讀取過(guò)程中的大部分錯誤和不準確之處?？赏ㄟ^(guò)全局快門(mén)效率(GSE)指標來(lái)量化評估全局快門(mén)傳感器性能。GSE 越高，抑制多余光線(xiàn)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(dòng)機器人(AMR)

全局快門(mén)圖像傳感器采用立體配置，可實(shí)現基于視覺(jué)的同步定位與地圖構建 (SLAM) 應用，有助于幫助工廠(chǎng)和倉庫規劃路徑，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。

虛擬現實(shí)(VR)、增強現實(shí)(AR)和混合現實(shí)(MR)

全局快門(mén)圖像更便于同步多個(gè)來(lái)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(jué)的全局快門(mén)解決方案

安森美 (onsemi) 研發(fā)了 Hyperlux SG 全局快門(mén)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(mén)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(shí)現基于視覺(jué)的 SLAM，幫助工廠(chǎng)和倉庫規劃路徑，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(mǎn)足這些應用的關(guān)鍵需求。此外，用戶(hù)可通過(guò)低功耗選項和子采樣模式來(lái)自定義圖像質(zhì)量，滿(mǎn)足特定的應用需求。這些傳感器還可以從多個(gè)視角同步捕捉圖像，進(jìn)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 數字圖像傳感器，有效像素陣列達到 1920 (H) x 1200 (V)。其特點(diǎn)在于采用了全局快門(mén)像素設計，可以準確、快速地捕捉移動(dòng)場(chǎng)景，速度甚至可達到每秒 120 幀。同時(shí)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清晰、低噪聲的圖像。

AR0235 傳感器在處理高角速度方面表現優(yōu)越，大大減少了運動(dòng)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(dòng)物體的圖像和錄制視頻。

AR0235 經(jīng)過(guò)精心構造，適合工業(yè)應用。全局快門(mén)傳感器已廣泛應用于條碼掃描場(chǎng)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 正持續發(fā)展，AI 和先進(jìn)機器人等技術(shù)加速融合，這讓 AR0235 未來(lái)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(dòng)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，可幫助客戶(hù)設計可靠的攝像機，捕捉無(wú)運動(dòng)偽影的高質(zhì)量圖像。

更高的全局快門(mén)效率：與上一代產(chǎn)品相比，Hyperlux SG 傳感器的全局快門(mén)效率大幅提高了兩倍。這一進(jìn)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(dòng)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)境中也能呈現清晰、無(wú)失真的圖像。

緊湊的外形：Hyperlux SG 傳感器采用小尺寸設計，非常適合安裝在有限的空間內。緊湊的設計使其可以無(wú)縫集成到各種設備和系統中。

高效節能：這些傳感器的設計特別注重能效。它們在工作時(shí)耗電量較低，有助于延長(cháng)電池續航時(shí)間并降低整體系統的能源需求。

自動(dòng)曝光功能：內置自動(dòng)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(dòng)的物體時(shí)。它可動(dòng)態(tài)調整曝光設置，讓您全神貫注捕捉重要瞬間，而無(wú)需手動(dòng)干預。

安森美致力于推動(dòng)創(chuàng )新，幫助建設更美好的未來(lái)。我們專(zhuān)注于工業(yè)市場(chǎng)，正加速推動(dòng)條碼掃描、機器視覺(jué)、AMR 和 AR/VR 等眾多應用和市場(chǎng)的進(jìn)步。

安森美的 Hyperlux SG 系列圖像傳感器充分展現了全局快門(mén)技術(shù)的進(jìn)步，成為了提高現代視覺(jué)系統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(dòng)物體時(shí)不會(huì )失真，非常適合條碼掃描、機器視覺(jué)、AMR 以及 AR/VR 系統等眾多應用。

此外更是采用節能設計、外形緊湊，便于集成，是空間受限和功率敏感型智能系統的理想選擇。傳感器對行業(yè)的影響不容小覷，隨著(zhù)自動(dòng)化和 AI 驅動(dòng)流程的蓬勃發(fā)展，全局快門(mén)傳感器的重要性也將愈加凸顯。