CMOS传感器和FPGA将促进工业相机更加智能化

作者:admin    发布时间:2019-05-30    浏览量:

你永远不知道机器视觉的下一个突破将来自何处。有时候,这将是多年学术研究的结果。其他时候,它将来自一个简单的决定,即开始将常规消费设备中的新技术和改进技术整合到高端智能相机中。最近掀起机器视觉世界的两项技术是CMOS传感器和FPGA。让我们来看看这些激动人心的技术如何促进智能相机的发展。

CMOS传感器:从智能手机到智能相机

CMOS传感器

CMOS传感器和CCD都是通过最初将光能转化为一堆微小太阳能电池内的电子来完成它们的工作。然而,下一步 - 读取每个单元内累积的电子电荷 - 各自执行不同的操作。CCD在单元阵列上以零失真传输电荷,然后在阵列的一个角处读取结果。为确保电荷传输无失真,必须使用特殊(且相对昂贵)的方法制造这些传感器。另一方面,CMOS传感器使用几个晶体管以较不专业的方式放大和传输电荷。制造成本保持不变,但读数不再没有失真。

最终克服了由噪声和失真引起的障碍,但这并未在工业成像的范围内发生。相反,CMOS传感器为普通消费者找到了他们作为数码相机组件的利基,然后进入了智能手机。在提高分辨率和质量的同时不断降低价格,智能手机制造商采用了低成本的选择,同时密切关注如何使其更好一些。最终,CMOS传感器的灵敏度达到了这样的程度,即他们可以为CCD提供资金。

FPGA:适用于实时操作的适应性解决方案

智能工业相机

就像计算机,智能手机和其他数字设备一样,智能相机使用集成电路处理输入并生成输出。集成电路可以针对特殊用途进行定制,在这种情况下,它们被称为专用集成电路(ASIC)。这些已被用于智能相机,但其主要缺点之一是,一旦制造完成,逻辑就完全固定在石头上(或者更确切地说是在硅片中)。对于可定制性至关重要的快速发展的技术而言,它们并不理想。

这就是现场可编程门阵列或FPGA的用武之地。顾名思义,即使FPGA生产并运送给最终用户,FPGA也可以重新编程。它们由许多逻辑块组成,可以使用硬件描述语言(HDL)进行重新配置。这种灵活性使工程师可以更自由地测试和开发新的智能相机型号。

FPGA首先在电信和网络行业中脱颖而出。当工业自动化系统开始要求智能相机在快速移动的传送带上捕获零件时,FPGA就成为实时控制相机硬件的一种手段。一个例子是输入触发和传感器采集的协调。通过FPGA控制,摄像机能够实现对触发输入的近实时响应并控制传感器,确保摄像机在可重复的位置获取部件的图像。如果没有这项技术,输入传感器协调将需要经历一个慢得多的通用处理电路迷宫。这种延迟的影响是,在相机获得应该拍照的消息之前,物体将基于传送带速度在视场中改变量。使用FPGA时,几乎在触发器触发的瞬间拍摄照片。将FPGA作为实时伪硬件的结合已成为近期智能相机功能爆炸的关键因素之一。

由于增加了CMOS传感器和FPGA,智能相机的开发正处于激动人心的阶段。成本正在下降,而能力正在上升,更多的突破可能即将来临。也许另一个尚未被忽视的技术即将突然在机器视觉领域找到自己的位置。如前所述,你永远不知道下一个突破将来自哪里!

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