【導讀】為了能推進實時決策、提高生產效率和自動化水平，各行各業都越來越關注裝備計算機視覺設備、嵌入式軟件、先進傳感器和機器人的智能工廠，從而提振了機器視覺市場。在工業領域，機器視覺用于電子元件分析、特征識別、物體和圖案識別及材料檢驗，可以幫助不同過程實現自動化，通過圖像處理發現故障。由于機器視覺能夠減少人工操作并提高產品制造的精度，因此備受歡迎。
根據 Expert Market Research 的報告，2023 年全球機器視覺市場規模達到了約 108.8 億美元。預計 2024 年至 2032 年期間，該市場將以 7.90% 的復合年增長率 (CAGR) 增長，到 2032 年將達到近 215.1 億美元的規模。工業 4.0 和工業物聯網 (IIoT) 等先進創新技術的采用和實施，是推動機器視覺市場增長的主要動力之一。
為了能推進實時決策、提高生產效率和自動化水平，各行各業都越來越關注裝備計算機視覺設備、嵌入式軟件、先進傳感器和機器人的智能工廠，從而提振了機器視覺市場。在工業領域，機器視覺用于電子元件分析、特征識別、物體和圖案識別及材料檢驗，可以幫助不同過程實現自動化，通過圖像處理發現故障。由于機器視覺能夠減少人工操作并提高產品制造的精度，因此備受歡迎。
高性能圖像傳感器如何選？全面理解性能的多個維度
圖像傳感器的關鍵性能包括分辨率、靈敏度、動態范圍、幀率和噪聲水平。分辨率決定圖像的細節和清晰度，高分辨率傳感器適用于需要精細檢測的應用，如醫療成像和質量控制。靈敏度影響在低光環境下的表現，高靈敏度傳感器適合夜視和安防監控。動態范圍決定傳感器在高對比度場景中的表現，廣泛應用于交通監控和高動態范圍成像。幀率影響實時性，高幀率傳感器適用于運動檢測和自動駕駛。噪聲水平則影響圖像質量，低噪聲傳感器在精密測量和科學研究中至關重要。綜合這些性能，圖像傳感器的選擇直接決定了應用的效果和可靠性，可以從這些維度去評估圖像傳感器的性能：
分辨率：每幀或每幅圖像的信息量是水平像素數 x 與垂直像素數 y 的乘積。與消費級相機不同，機器視覺應用不需要極高的分辨率。分辨率過高會造成需要更多的傳感器和更大的圖像處理器帶寬，進而導致系統成本無謂地增加。用戶必須根據要掃描的相關物體和物體上提供的光量選擇分辨率。
光學格式：將鏡頭聚焦光線的投影與傳感器的像素陣列相匹配，以覆蓋傳感器（并充分利用分辨率）。
長寬比：無論是 1:1、3:2 還是其他比例，最佳排列都應與目標視野的布局相對應，以免分辨率超出應用需求而造成浪費。
幀率：如果目標正在快速移動，那么每秒需要拍攝足夠多的圖像來“凍結”運動，并與所要成像的物理空間保持一致。但與分辨率一樣，拍攝速度只需要能夠解決對應的問題就夠了。
動態范圍 (DR)：最大阱容和讀取噪聲等因素決定了動態范圍，即最大信號與最小信號之比。動態范圍越大，傳感器就越能更好地捕捉應用場景中從亮到暗的漸變細節。
卷簾快門與全局快門：當前大多數傳感器都支持全局快門，即所有像素行同時曝光，從而消除運動引起的模糊。但是，實現全局快門所需的傳感器上電子器件會增加一定的成本，因此對于某些應用來說，使用卷簾快門傳感器仍然是有意義的。
像素大小：物理像素越大，所能接納的光子就越多。一般來說，傾向于使用大像素。但這樣一來，就需要耗費更多的硅面積來支持所需的 x x y （x by y）陣列以實現相應的分辨率，并且需要更大的光學系統，進而導致物料單成本上升。另一方面，非常小的像素需要復雜的光路設計才能實現良好的光學分辨率。
光學傳感器可用于深度感知、環境中的定向和交互,是唯一能夠檢測顏色的傳感器方案。值得一提的是，采用全局快門的圖像傳感器同時存儲整個圖像中的像素數據，而沒有運動偽影，因此非常適合用在四處移動時。卷簾快門傳感器具有更高的動態范圍，因此可以在較差的照明條件下更好地工作。全局快門在捕捉運動場景方面具有優勢，并且能為開發者和制造商帶來其他好處。而最大限度地減少運動偽影是全局快門的一個主要優勢。全局快門傳感器一次可以捕獲整個圖像，因此避免了卷簾快門圖像中可能出現的失真和偽影，尤其是在捕捉快速移動的物體時。
基于安森美多個系列圖像傳感器實現機器視覺應用落地
對于機器視覺應用落地來說，圖像傳感器的高分辨率、低噪聲、高幀率、大動態范圍、低功耗以及高性價比等特性非常關鍵的。安森美通過其XGS、PYTHON、Hyperlux LP系列圖像傳感器，以高分辨率、低噪聲、高幀率、大動態范圍、低功耗和高性價比等特性，滿足工業機器視覺應用對精準、智能、高效的需求，加速機器視覺在工業自動化、智能制造等領域的落地應用。
由于采用了全像素架構，安森美傳感器在所有光照條件下都能保留更多細節，即使在低光條件下也不例外。可擴展的產品系列能夠減少系統開發成本和時間。
PYTHON 系列 全局快門圖像傳感器是針對典型機器視覺應用（包括檢查、跟蹤、測量等）進行優化的產品線。該系列提供基于 4.5um 或 4.8um 像素的 8 種分辨率，從 VGA 開始，最高 2500 萬像素。幀率為 >800fps 至 80 fps 不等，具體取決于分辨率。所有 PYTHON 器件都有獨特的“二次方增速”特性，即幀率的增加取決于所讀取的感興趣區域的垂直和水平尺寸。PYTHON 有黑白、彩色和近紅外增強三種版本，同時針對選定的分辨率提供多種速度和質量等級選項。
Hyperlux SG 系列 Hyperlux SG 是一款多功能攝像頭，可用于多種用途，包括 AR/VR、機器視覺、條形碼掃描和設備檢查。它有許多非常適合這些應用的特性，包括：最大限度減少運動偽影的全局快門傳感器、可編程的感興趣區域 (ROI)、適應動態照明的自動曝光和控制、用于精確主動照明的觸發和頻閃控制，以及適用于電池供電設備的低功耗運行。今年將會推出更多具有出色特性的傳感器。
XGS 系列 安森美的圖像傳感器系列（也稱為 XGS）集高性能、緊湊像素和低功耗等特性于一體。它提供多種分辨率，從 230 萬至 4500 萬像素不等，適用于廣泛的應用。傳感器還采用全局快門設計，這意味著所有像素同時捕獲光線，從而減少失真和卷簾快門效應。此外，傳感器還有黑白和彩色兩種選擇。
機器視覺技術發展趨勢展望
隨著工業自動化和智能制造的不斷發展，機器視覺技術正迎來前所未有的增長。安森美作為行業領先的圖像傳感器供應商，憑借技術創新推動著機器視覺應用的加速落地。未來，圖像傳感器分辨率的進一步提升以滿足對更高圖像質量和細節捕捉的需求。同時，低功耗和高動態范圍（HDR）技術的進步將使圖像傳感器在惡劣光照條件下也能提供卓越的圖像性能，這對于工業檢測、自動化裝配線等應用至關重要。此外，隨著人工智能（AI）技術的融合，圖像傳感器將更加智能化，能夠在邊緣進行更復雜的圖像處理和分析，從而提高機器視覺系統的整體效率和響應速度。安森美正通過不斷的技術創新，引領機器視覺技術向更高效、智能、精準的方向發展。
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