CMOS圖像傳感器推動機器視覺技術系統軟體的發展

2020-12-03 芯電易科技

17年,Stevie開始以創新的眼光理性布局其GS技術產品研發,並於2018年宣布全球首款商用服務——基於BSI清晰度處理技術的30萬像素級GSCMOS光學鏡頭——sc031GS,成為CIS公司進入「消費機器視覺技術」主要宗旨的第一個巔峰。

無處不在的機器視覺技術

無人機越來越智能化了!很多 用戶都有這樣的感嘆。以前無人機的實際操作都要站崗,怕突然被障礙物擋住,遭受轟炸飛機的慘烈災難。現在的無人駕駛飛機完全可以躲閃,立即躲避導航路線上的各種障礙物,讓很多 新手也可以隨便操控。

智能無人機有哪些獨特的技能?答案是要有機器視覺技術的技術支持。根據機器視覺技術的技術性,無人機不僅可以識別障礙物,還可以知道自身與障礙物的距離,從而準確避開障礙物,避開障礙物。

機器視覺技術的定義源於智慧機器人行業,美國機器人行業協會將其定義為:「根據光電設備和非接觸式傳感器,自動接收並求解真實物體的圖像,從而獲得 所需的信息內容或用於控制智慧機器人健身運動的設備。」

機器視覺技術往往以詳細的系統軟體形式出現,可分為電子光學成像、光學鏡頭、圖像處理、IO、信息顯示五大控制模塊。其中以GlobalShutterspeed(以下簡稱GS)CMOS傳感器為代表的光學鏡頭推動了機器視覺技術系統軟體近年來的大發展趨勢。

有了CMOS光學鏡頭,機器視覺技術不再是工業自動化行業的專有名詞,已經很容易融入到我們的日常生活中,所以它也有了新的行業和「消費級機器視覺技術」的定義。比如智能掃地機進入很多家庭都配備了ADM3311EARU機器視覺技術,可以徹底清理髒亂。由於機器視覺技術的技術性,這種精緻、方便、快捷的翻譯筆可以理解多種語言。然而,工業自動化生產線仍然使用機器視覺技術系統軟體來完全自動化具有精細縱橫比的自動化技術的生產和製造以及不合格品的檢查。

隨著AI的應用,人臉掃描支付、人臉識別門禁系統/防盜鎖等常見落地風格正以飛快的速度滲透到每個人的工作和日常生活中。即使是大型商場也不缺少基於AI和機器視覺技術的交互式智能視頻機器設備的影子,如智能交互式交流電子顯示屏、智能試衣鏡等。

總的來說,CMOS光學鏡頭通過「消費者機器視覺技術」的橋梁,已經與我們的日常生活完美匹配。

CMOS傳感器的新崛起。

互補金屬氧化物半導體是一種流行的光學透鏡技術,與以前的電荷耦合器件光學透鏡相匹配。

1972年,貝爾實驗室發明了電荷耦合器件光學透鏡,美國國家航空航天局噴氣推進實驗室在JPL成功製造了互補金屬氧化物半導體光學透鏡。而CCD以高量子效率、高靈敏度、低暗電流、高一致性、低噪聲的特點成為光學鏡頭銷售市場的核心,直到90年代末CMOS才拉下神壇。

與CCD光學透鏡相比,CMOS光學透鏡具有功耗低、實際工作電壓低、功能集成、性價比高等優點,但由於相關性弱、像素尺寸大,早期並沒有得到高度重視。之後隨著加工工藝水平的不斷提高,CMOS光學鏡頭慢慢開始展現出CCD光學鏡頭所不具備的優勢,在光學鏡頭行業搶佔了市場。直到現在,手機和相機已經陷入了CMOS傳感器的世界。

但是CMOS光學鏡頭沒有停的意思。進入21世紀後,隨著機器視覺技術在工業控制自動化、無人飛機和智能家居產品中的應用,CMOS光學鏡頭進入了新一波的發展趨勢。

由於機器視覺技術的應用特點,CMOS光學鏡頭面臨新的挑戰。如果以前只規定精緻多彩的成像,現在規定快速捕捉(高幀率)、不可見變化(全局快門速度)、不可見光下成像(近紅外光譜儀提高技術)。畢竟這個服務項目的目標從人變成了設備。

GS的引入是一大創新。它促使CMOS傳感器被曝光,以無損地拾取健身物體的圖像,這對機器視覺技術行業具有積極的意義。

GS的基本概念是傳感器可以額外掃描圖像的所有區域。在全球定位系統傳感器中,全解析度用於額外捕獲圖像。

比如以前的背照式(BSI)傳感器都有捲簾式的快門速度,在拍攝高速健身的物體時會產生「果凍效應」,導致物體嚴重變形。而全局快門速度的傳感器可以根據傳感器上的像素數同時捕捉光源數據信號,進而合理處理這個問題。

一家中國光學鏡頭工程設計公司最先了解到這一發展趨勢。17年,Stevie開始以創新的眼光理性布局其GS技術產品研發,並於2018年宣布全球首款商用服務——基於BSI清晰度處理技術的30萬像素級GSCMOS光學鏡頭——sc031GS,成為CIS公司進入「消費機器視覺技術」主要宗旨的第一個巔峰。

該產品創造性地將BSI像素設計和處理技術與GS光學鏡頭設計方案相結合,表現出頻率穩定性更好、靈敏度更高、採樣率更高的成像特性。可應用於智能讀碼機、無人飛行器、手勢識別/vslam/深度信息/光流等圖像識別技術的多種AI主要用途。,而GSCMOS傳感器也進入了一個極其開放的室內空間發展趨勢。

戰略思維讓GS傳感器領風騷。

作為光學鏡頭行業的前沿,GSCMOS傳感器的研發已經成為行業的焦點。特別是高像素GSCMOS的設計方案和製造閾值都很高。

幸運的是,以實兌為代表的中國高科技CIS公司已經在這個行業佔據了主動。在不久前舉行的SPM2020合作夥伴交流大會上,史蒂威創始人、CEO兼CEO徐晨博士強調,早在17年前由史蒂威合理布局的消費級GlobalShutter光學鏡頭銷售市場,除了在智能安防的主要用途上保持領先的市場份額外,2020年也取得了優異的成績,在消費級機器視覺技術行業的銷量上位居世界第一。針對這樣的銷售市場測試成績,Stevie在GS技術升級方面並沒有停止自主創新的步伐。在SPM2020交流會上,徐晨博士進一步公布了史迪威2ndGenSmartGS的技術性,根據pixelsize的改進提高了感光度和微光的實際效果,改進率達到30%。另一方面,選擇了工作電壓域加載的並行處理,大大提高了單反較大的快門速度,提高了高速健身運動物體的清晰記錄。據了解,根據新升級的電容器處理技術,這一技術細節可以將負載噪聲降低一倍以上。此外,考慮到HDR地區的技術性,可以大大提高特殊部位的採樣率,解決夜間拍攝信號指示燈過度曝光的問題,可以說是五彩繽紛。但是,下一代3rdGenSmartGS技術已經走上了產品研發的道路,估計2020年會和大家見面。

在topGS技術的支持下,實兌在2020年發布了幾款GS產品,賦予了機器視覺技術不同的主要用途。比如啟用智能艙DMS系統新升級的130W解析度和全局快門速度的光學鏡頭SC133GS,選擇2.7μm解析度和1/4」電子光學規格。憑藉史蒂威領導的GS的技術優勢,可以立即為DMS系統顯示無任何偽像的超清晰可識別圖像,為系統軟體進行及時準確的解析度顯示奠定堅實的基礎,合理檢測駕駛員的安全駕駛,確保安全駕駛。

在智能交通系統軟體(ITS)的主要應用方面,steway也在2020年公布了SC410GS。該產品採用400萬的BSI解析度和全局快門速度技術,能夠準確捕捉快速移動的物體,圖像無尾影、無變形,大大提高了智能交通系統車牌號碼的準確捕捉和高效識別。在SPM2020交流會上,實兌還現場展示了涵蓋2-4車道的SC410GS具體應用測試圖像,贏得了嘉賓的一致好評。

隨後,實兌還將向ITS和SC035HGS(單色/彩色)產品發布像素更高的SC910GS(即900萬BSI和GS技術融合產品),這些產品在頻率穩定性、高溫成像、近紅外光譜儀改進和HDR方面都有所升級,使大量人工智慧和消費級機器視覺技術應用終端設備成為可能。

總結一下。

隨著硬體配置方案的不斷完善和計算能力的提高,機器視覺技術在幾個行業的應用深度、廣度和深度都在提高。作為關鍵部件,GSCMOS傳感器將再次推動機器視覺技術的應用在各行各業進一步普及,給每個人的日常生活帶來很多智能和快樂。

相關焦點

  • 機器視覺系統的一般構架與組成
    工業自動化推廣機器視覺技術的飛速發展,由於機器視覺系統更複雜,大多數人不知道的結構,但基本框架是同一型號。該流程包括的信號模塊的以下序列:(1)光學成像模塊。(2)圖像傳感器模塊。模塊主要負責信息的光電轉換,位於鏡頭後端的圖像平面上。目前,主流的圖像傳感器可分為兩種:電荷-公共設計電荷耦合元件和cmos圖像傳感器。由於它是電子信號的來源,一個良好穩定的電路驅動是設計該模塊的關鍵。(3)圖像處理模塊。
  • CMOS圖像傳感器迎來新一輪的發展浪潮
    答案就是有了機器視覺技術的加持。通過機器視覺技術,無人機不但能感知障礙物,還能知道自己和障礙物的距離,實現精準的避障和繞障。 機器視覺的概念源自於機器人領域,美國機器人工業協會對其定義為:「通過光學的裝置和非接觸的傳感器自動地接收和處理一個真實物體的圖像,以獲得所需信息或用於控制機器人運動的裝置。」
  • 機器視覺系統設計的關鍵技術
    機器視覺系統是綜合現代計算機、光學、電子技術的高科技系統。機器視覺技術通過計算機對系統攝取的圖像進行處理,分析其中的信息,並做出相應的判斷,進而發出對設備的控制指令。機器視覺系統的具體應用需求千差萬別,視覺系統本身也可能有多種不同的形式,但都包括以下過程: 圖像採集 利用光源照射被觀察的物體或環境,通過光學成像系統採集圖像,通過相機和圖像採集卡將光學圖像轉換為數字圖像,這是機器視覺系統的前端和信息來源。 圖像處理和分析 計算機通過圖像處理軟體對圖像進行處理,分析獲取其中的有用信息。
  • 機器視覺和智能圖像處理技術之間的關係
    一般認為機器視覺「是通過光學裝置和非接觸傳感器自動地接受和處理一個真實場景的圖像,通過分析圖像獲得所需信息或用於控制機器運動的裝置」,可以看出智能圖像處理技術在機器視覺中佔有舉足輕重的位置。 智能圖像處理是指一類基於計算機的自適應於各種應用場合的圖像處理和分析技術,本身是一個獨立的理論和技術領域,但同時又是機器視覺中的一項十分重要的技術支撐。
  • 機器視覺系統包含哪些組成部分
    一個典型的機器視覺系統涉及多個領域的技術交叉與融合,包括光源照明技術、光學成像技術、傳感器技術、數字圖像處理技術、模擬與數字視頻技術、機械工程技術、控制技術、計算機軟硬體技術、人機接口技術等。基於PC的機器視覺系統是傳統的結構類型,硬體包括CCD相機、視覺採集卡和PC等。嵌入式機器視覺系統將所需要的大部分硬體如CCD、內存、處理器以及通信接口等壓縮在一個「黑箱」式的模塊裡,又稱之為智能相機,其優點是結構緊湊、性價比高、使用方便、對環境的適應性強,是機器視覺系統的發展趨勢。
  • 低成本CMOS圖像傳感器推動醫學技術向前發展
    醫學技術一直是CCD(電荷耦合設備)圖像傳感器的重要應用領域之一。現在,CMOS傳感器已進入高速發展時期。究其原因,首先,CMOS圖像質量可與CCS圖像相媲美。其次,利用標準半導體製造工藝,CMOS傳感器在價格方面佔據很大優勢。第三,CMOS傳感器在電路集成方面的無限潛力可以減少輸入輸出接口數量。
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  • 智能圖像處理 讓機器視覺及其應用更智能高效
    編者按:無論是「中國製造2025」還是「工業4.0」都離不開人工智慧,離不開計算機視覺,而智能圖像處理是機器視覺的核心技術,隨著圖像處理水平的不斷提高,一定會有力地推動機器視覺的迅速發展。
  • 常見的機器視覺軟體哪個比較好
    機器視覺產業鏈可以分為底層開發商(核心零部件和軟體提供商)、集成和軟體服務商(二次開發),核心零部件及軟體又可以再細分為光源、鏡頭、工業相機、圖像採集卡、圖像處理軟體等。在目前的整個機器視覺系統成本構成中,零部件及軟體開發佔據了80%的比例,是產業鏈中絕對的核心環節和價值獲取者。
  • CCD與CMOS哪個更能推動工業相機市場的發展
    工業相機是機器視覺系統的核心部件,其本質功能完成是將光信號轉變成電信號的過程,相比於普通相機來說,具有更高的傳輸力、抗幹擾力以及穩定的成像能力。
  • 機器視覺系統可以幹什麼?
    機器視覺,是通過光學裝置和非接觸式的傳感器,自動地接收和處理一個真實物體的圖像,以獲得所需信息或用於控制機器人運動的裝置。本質上,機器視覺是圖像分析技術在工廠自動化中的應用,通過使用光學系統、工業數字相機和圖像處理工具,來模擬人的視覺能力,並做出相應的決策,最終通過指揮某種特定的裝置執行這些決策。  在現代自動化生產過程中,機器視覺已經開始慢慢取代人工視覺,尤其是在工況檢測、成品檢驗、質量控制等領域,應用廣泛,隨著工業4.0時代的到來,這一趨勢不可逆轉。
  • 計算機視覺 vs 機器視覺
    計算機視覺和機器視覺通常被認為是同一個行業,其實它們是重疊技術的不同術語。計算機視覺廣義上是指圖像分析的捕獲和自動化,並著重於在廣泛的理論和實際應用中的圖像分析功能。傳統上,機器視覺是借鑑參考了計算機視覺技術,在某些工業或實際應用中根據視覺系統完成圖像分析的某些功能或結果。視覺系統使用軟體來識別預編程的功能,該系統可根據發現結果觸發各種設定的「動作」。例如,在食品和飲料行業的裝瓶廠中,視覺系統可用於識別多個物體。它可以驗證空瓶本身沒有損壞和異物。
  • 機器視覺的定義!機器視覺的優勢究竟有哪些?
    機器視覺技術,是一門涉及人工智慧、神經生物學、心理物理學、計算機科學、圖像處理、模式識別等諸多領域的交叉學科。機器視覺主要用計算機來模擬人的視覺功能,從客觀事物的圖像中提取信息,進行處理並加以理解,最終用於實際檢測、測量和控制。機器視覺技術最大的特點是速度快、信息量大、功能多。 什麼是機器視覺? 機器視覺的定義:機器視覺就是使用光學非接觸式感應設備自動接收並解釋真實場景的圖像以獲得信息控制機器或流程。
  • 近紅外成像技術促進機器視覺的新發展
    習慣上機器視覺被定義為:用於檢查、過程控制及自動導航的電子成像。在機器視覺應用中,計算機(不是人類)使用成像技術來捕獲圖像作為輸入來實現提取和傳遞信息輸出的目的。據麥姆斯諮詢報導,除傳統工業應用,先進駕駛輔助系統(ADAS)、增強現實和虛擬實境(AR/VR)技術及智能安全系統的機器視覺能力均要求使用先進的數字成像技術。
  • 通信行業:工業機器視覺,5G+AI 加持,國產化替代進程加速
    機器視覺概念1.1. 機器視覺基本概念及產業鏈機器視覺技術主要採用適合被測物體的多角度光源(可見光、紅外光、 X 射線等)及傳感器(攝像機等)獲取檢測對象的圖像,通過計算機從圖像中提取信息,進行分析、處理,最終用於實際檢測和控制。機器視覺技術涉及機械、電子、光學、自動控制、人工智慧、計算機科學、圖像處理和模式識別等諸多領域。
  • 機器視覺傳感器的工作原理及應用
    一說到機器視覺傳感器,我們都知道它是整個機器視覺系統信息的直接來源,其主要由一個或者兩個圖形傳感器組成,有時還要配以光投射器及其他輔助設備。這個東西的主要功能是獲取足夠的機器視覺系統要處理的最原始圖像。
  • 機器視覺技術領銜產品尺寸外觀檢測
    本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/141467.htm  所謂「機器視覺」,就是利用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統相當於人類的眼睛,「眼睛」通過把「看」到的影像傳送到控制晶片,然後通過控制程序來進行事態的判斷。