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圖像感知：創新產品與技（jì）術貼近視覺的要（yào）求

2018-8-8 來源：安森美半導體作者：-

視覺市（shì）場不斷演進（jìn）、增長且多樣化和智能化

圖像（xiàng）感知無疑支持著汽（qì）車、工業和消費三個主要市場領域的大趨勢。CCD和CMOS是兩種（zhǒng）主要成像技術，但沒有單一（yī）的技術可適用於所（suǒ）有應（yīng）用，相較而言，CCD提（tí）供最佳（jiā）的圖像均勻度、高線性（xìng）動態範圍、高光靈敏度和大光學格式，而CMOS具備（bèi）靈活讀取、低功耗、高幀率、高集成度等優勢。現代圖（tú）像傳感器的創造者安森美半導體（tǐ）傳承（chéng）40多年的成（chéng）像經驗，擁有豐富的成像專知、寬廣的傳感器陣容、2000多項成像專利、強大的供應鏈和卓越的品質，以“創造超越人眼的新視覺”為使命（mìng），可根據應（yīng）用需求匹配相應的技術，幫助使（shǐ）這（zhè）三個領（lǐng）域的概（gài）念成為（wéi）現實。

對於安（ān）森美半（bàn）導體來說，把握市場趨勢並與客戶密切合作有助於推動全（quán）新傳感器的開發和市場導入，例（lì）如用於工（gōng）業攝像機的X-Class平台和用於汽車應用的Hayabusa™平台。典型的市場需求包括（kuò）在給定的光學（xué）節（jiē）點上提供更高的分辨率，而無（wú）需犧牲圖（tú）像質量。此外，隨著電子技術數量的增長，功率預算（suàn）（尤其是包括汽車在內的便攜式電池供電產品）變得更加緊張，因此更高的能（néng）效也是一種常見的顯著（zhe）需求。在大多數市場（chǎng）中，實現更短設計（jì）周期的（de）壓力也是個現實情況。這表明了易（yì）於擴（kuò）展（zhǎn）的圖像傳感器平台對於幫助減少和簡化設計階段，更快地將產品上市是（shì）至關重要的。

汽車領（lǐng）域

隨著（zhe）對安全、便利的駕（jià）駛輔（fǔ）助方案需（xū）求的增長，具（jù）備成像功能的車載係統數量也在快速增加。這些先進的功能可實現（xiàn）諸如自適應巡航控製和自動緊急刹車等功能。除此之外，還有停車輔助功能，例如後視攝像機（jī）（這在一些地區已成為強製性要求（qiú））、360度全（quán）景環視係統，以及取代車鏡的攝像機監控係統（tǒng）等新興領域。

隨著先（xiān）進（jìn）駕（jià）駛輔助係統（tǒng）（ADAS）的興起，促進了攝像機（jī）及其（qí）他感知技術的發展。而更先進的攝像機及其他感知技術的開發和應用又（yòu）推（tuī）動了ADAS和自動駕駛的發展和實施。根據美（měi）國自動駕駛（shǐ）標準和全自動駕駛的實（shí）際情況，我們將在某一時間達到4級和5級的水（shuǐ）平。這（zhè）看來必（bì）會發生，隻是時間表的問題，亞洲、美國和歐洲基於需求、社會接受度、基礎（chǔ）設施等（děng）會有（yǒu）不同的時（shí）間表，但自動駕駛涵蓋安全的國際標準還是個要解決（jué）的問（wèn）題。

汽車環境通常會為（wéi）圖像傳感器帶（dài）來極具挑戰性的工作條件和參數（shù）。場（chǎng）景可（kě）以有非常寬泛的動態範圍，攝像機視野中直接來自如太（tài）陽的最亮（liàng）部分與（yǔ）隧道內的黑暗區域之間形成極大反差。為了給ADAS算法及駕駛員呈現良好的場景視野，以一個高動態範圍輸出捕獲場景中的細（xì）節至關重要。

我們（men）需要結合多種技（jì）術以支持用於（yú）更高級別的ADAS和自動駕駛的全麵感知（zhī）。除（chú）圖像傳感器外，還有毫米波雷達、激光雷達和超聲波。每種（zhǒng）技術在（zài）檢測範圍、物體尺寸、檢測移動物體的能力、以及在微光或有限的能見度下工作的能力等參（cān）數方麵都具有獨特的優缺點。通過結合這些技術，能夠安全有效地滿足應用的所有要求。安森美半導體已具有超越圖像感（gǎn）知的專知，在毫米波雷達、激光雷達（dá）和超聲波領域都具有相應的（de）能力和產品，公司處於（yú）有（yǒu）利地位以結合這些不同感知技術及其各自的（de）優（yōu）勢到集（jí）成方案中。

隨著汽車製造商轉向車載脈寬調製（PWM）LED照明的最新趨（qū）勢，以及這一技術（shù）在電子交通標識和車輛信息通（tōng）訊係統（tǒng）中的日益普（pǔ）及，圖像（xiàng）傳（chuán）感器製造商麵臨的挑戰可能會進（jìn）一步（bù）加劇。當使用傳統攝像機捕獲（huò）時，尤其是在明亮的環境中，這些脈衝（chōng）光源會（huì）出現閃爍，可能會引發ADAS算法的問題並會分散駕駛員的注意力。安（ān）森（sēn）美半導體目（mù）前擁有先進且可靠的消除LED閃爍（LFM）技術，能夠克服這一潛在的（de）嚴重問題。

遵守嚴格的（de）安全標（biāo）準是為車載（zǎi）平台提供適用於攝像機/視覺應用的產品的先決條件。諸如（rú）AEC-Q100 2級、第4代（dài）ISO26262 ASIL-C（SEooC）等規格已經很完善了。最（zuì）近，支持針（zhēn）對L4、L5級自動駕駛的網絡安全變得非（fēi）常（cháng）重要，它能為許多車（chē）輛係統（包括發送和/或接收數據的（de）攝像機）提供篡（cuàn）改防護（hù）。安森美半導（dǎo）體的圖像傳感器符（fú）合這（zhè）些標準，事實上，安森美半導體是全球首家提供含網絡安（ān）全以及功能安全圖像傳感器的公司。

方案要能用於（yú）由百度Apollo平台、mobilesye、NVIDIA、英特爾（ěr）和Qualcomm等領先品牌組成的不斷壯大的（de）生態係統平台也很重要。百度Apollo 自動駕駛平台（tái）采用安森美半導體圖像傳感器，NVIDIA也是安森美半導體的戰略圖像傳感器合作夥伴。

安森美（měi）半導體也身處機器視覺和人類視覺融合（hé）（稱為Clarity +）的前沿，其可擴展圖像傳感器平台（該係列由AR0820、AR0220和AR0138組成）提供業界最高分（fèn）辨率8.3 MP和用（yòng）於高效開發（fā）的（de）通用架構，實現ADAS/自動駕駛領域的進一步細分，具備領先業界的微光性能（néng）、達ASIL-C等級（jí）的功能性安（ān）全，高動態範圍、一個業界首創（chuàng）的網絡安全選項，以及可縮小封裝尺寸的第二代晶（jīng）圓堆疊技（jì）術。該平台的各項產品目前正給許多（duō）技術合（hé）作（zuò）夥伴的評估，包括mobilesye和NVIDIA，用於其自動駕駛車輛的DRIVE AI計算平台。

消費領域

消費市場也許是最具多樣性且擁有最多不同（tóng）應用的市場。增長驅（qū）動力來自諸如高端安防攝像頭、掃描、無（wú）人機、虛擬和擴增實（shí）境等應用，當然也包括物聯（lián）網（IoT）這一大框架下的應用。

正如汽車行業一樣，生態係統的發展對於開發和實施有效方案的速度和便利性至關重要（yào）。安森美半（bàn）導體正與合作（zuò）夥伴密切合作，為終端客（kè）戶提供全麵的集（jí）成方案。

基於視覺傳感器（qì）的安防設備是（shì）消費市場向工業市場（chǎng）延（yán）伸的最大領域之一。在這一（yī）領（lǐng）域，中國仍然擁（yōng）有最大的（de）用戶群，其關鍵驅動因素是安全城市概念（niàn）的（de）實（shí）施，以及商（shāng）業建築和家居應用。對傳（chuán）感器的需求在於能夠在日間（jiān）／夜（yè）間性能、高動態範圍、幀（zhēn）率和分辨率等方麵突破性能極限（xiàn）（所有這些都必須在緊湊（còu）的外形內實現）。不（bú）斷增長的趨勢包括網絡安全的引入、人工智能(AI)及支持深度學習和視頻內容分析（xī）的能力。安森美半導體首批（pī）采用近紅外+（NIR +）技術的CMOS圖像傳感器，有效地將高動態範圍與增強的微（wēi）光性能相結合，提（tí）升高端安防及監控（kòng）相機的（de）圖像質量，如AR0522基於（yú）背照式（BSI）像素技術平台，近紅外波長的靈敏度大概是現有的AR0521圖像傳感器的兩倍。而麵向IoT、AR/VR和安防攝像機等應用的（de）AR0430擁有120幀/秒的速率，能夠從單一圖像傳感器同時獲取（qǔ）彩色圖像和深度映射，以（yǐ）超低功耗提供卓越（yuè）的像素性能，榮獲（huò）2018 CES 創新獎（jiǎng）。

工業領域

由（yóu）於工業應用自動化、日益增多的數（shù）量、以及（jí）更嚴苛的性能要求，這一市場的成像方案（àn）比以往更受關（guān）注。支持更高級別工廠自動化和工業物聯網（IIoT）的機（jī）器視覺（jiào）、以及智能（néng）交通係統的加速部署等應用是目前產生需求的關鍵但不同的領域。與此同時，醫療和科學成像攝像機的高（gāo）端應用表明圖像傳感器製造商必須滿足基於CMOS或CCD的方案。

安（ān）森（sēn）美半導體的X-Class平台提供可擴展的單（dān）一器件，適用於多種分辨率和像素，采（cǎi）用（yòng）高帶寬、低功耗（hào）架構（gòu），為機器（qì）視覺、智（zhì）能交通係（xì）統和廣播成像等應用提供高性（xìng）能成像功（gōng）能，並為新產（chǎn）品的設計提供快速且簡化的路徑。X-Class係列產品中的兩款器件XGS 12000和XGS 8000均基於此平台的首款（kuǎn）像素架構，即3.2μm全局快門像素（小於早前的4.8μm和4.5μm像素），能夠以相同的光學格式提供更高的分辨（biàn）率，同時提高整體成像性能。全局快門還（hái）支持捕獲移動物體，而不產生運動偽影（這是工業（yè）場景中的常見需求）。

在工業領域（yù），與（yǔ）其它行業一樣，將傳感器性能與一般常用計算機接口的性能相匹配對於進一步（bù）簡化係統方案的設計和有效性非常重要。首兩款X-Class平台器件突出了這一點，XGS 8000與高速視頻采集幀速率相匹（pǐ）配（pèi），XGS 12000高速（sù）版本能夠充（chōng）分利（lì）用10GigE接口，XGS 12000低速版本與（yǔ）USB 3.0計算機接口的可用（yòng）帶寬保持一（yī）致。

在頂級性能等級中，安森美半導體的Interline Transfer CCD (ITCCD) 器件KAI-43140以便利且熟悉的35mm光學格式提供4300萬像素的分辨率。該器件采用4.5 um ITCCD像素，相較於先前5.5 µm的（de）設（shè）計，分辨率提高50％，支持（chí）高（gāo）達（dá）4 fps的全分辨率幀速率，提供大（dà）於60分（fèn）貝的動態範圍、高度（dù）拖尾抑製、電子快門（mén）、CCD級圖像均勻性，支持短時（shí）間（小於10微秒）和長時間（大於1秒）曝光。這（zhè）些技術已經開發用於從早前的器件中提供簡單的升級路徑，隻需稍做電氣變更，且更容易集（jí）成到攝像機設計（jì）中。它們提（tí）供（gòng）關鍵的生產線終端檢測（cè）任務所需的性能，如大尺寸超高清屏幕、高端監控和航拍。

安森美（měi）半導體寬廣的高分辨率CCD產品陣容提供多種分辨率、幀率（帶寬）和靈敏度（NIR和像（xiàng）素尺寸）選（xuǎn）擇。

應對汽車、消費和工業（yè）市場中圖像感知領域挑戰的（de）關（guān）鍵是提供一係列（liè）規（guī）格和性（xìng）能能夠準確匹配、並（bìng）緊跟終端應用廣泛差異（yì）需求的器件。安森美（měi）半導體圖像傳感器在汽車、工（gōng）業、航空、醫療領（lǐng）域的市占稱冠全球，公司傳承40多年先進的成像技術，提供寬廣（guǎng）的CMOS和CCD圖（tú）像（xiàng）傳感器陣容。未來，安（ān）森美半導體將持續（xù）注重中國，通過遍及全球（qiú）的評估及應用技術支持，持續（xù）開發針對（duì）市場趨勢和應用的新產品（pǐn）。此外，那些由（yóu）安森美半導體推（tuī）出的基於平台的方案提供便利的可擴展性，大（dà）幅簡化且加速設計（jì）路（lù）徑。

作者：安森美半導體智能（néng）感知部全球市場及應用工程副（fù）總裁易（yì）繼輝（Sammy YI）

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