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來(lái)源：思特威SmartSens Technology 前言： AI（人工智能），是目前科技行業(yè)最火的話(huà)題。從Alpha Go戰勝?lài)迨澜绻谲娍聺�，到德勤與Kira Systems 聯(lián)手，將AI引入會(huì )計、稅務(wù)、審計等財務(wù)工作領(lǐng)域，可以看出，AI離我們的生活越來(lái)越近了。 AI到底能做什么，每個(gè)人都有自己的看法，大家對AI有著(zhù)非常多的期待，期待AI能夠解放人類(lèi)雙手，提高人類(lèi)的工作效率。但不管怎么樣，大家都希望AI可以讓機器像人一樣思考學(xué)習，像人一樣聽(tīng)懂語(yǔ)音識別，像人一樣控制運動(dòng)，像人一樣進(jìn)行視覺(jué)識別，用機器實(shí)現目前所有必須借助人類(lèi)智慧才能實(shí)現的任務(wù)。 在A(yíng)I技術(shù)里，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )非常關(guān)鍵。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型中，其結構分為輸入層，隱藏層和輸出層。（如下圖） 
而做為AI的輸入，目前主要是通過(guò)視覺(jué)輸入和語(yǔ)音輸入。為了讓機器像人一樣進(jìn)行視覺(jué)識別，目前最重要的器件就是Camera sensor。Camera sensor就像機器的眼睛，為機器感知周?chē)氖澜�。Camera sensor的拍照效果，跟很多參數有關(guān)，曝光時(shí)間是圖像傳感器其中一個(gè)重要的參數，而快門(mén)速度則會(huì )影響到Camera sensor的曝光時(shí)間。 那什么是快門(mén)呢？ 快門(mén)主要用來(lái)控制攝像頭傳感器的有效曝光時(shí)間。一般而言快門(mén)的時(shí)間范圍越大越好。若想抓到急速移動(dòng)的物體，就需要快門(mén)速度越快越好。而若需要看到夜晚的車(chē)水馬龍，就需要快門(mén)時(shí)間越長(cháng)越好。 目前主要由兩種曝光Shutter技術(shù)： Rolling Shutter 和 Global Shutter Rolling Shutter： Rolling Shutter的sensor 的曝光是按照逐行曝光的方式實(shí)現。在曝光開(kāi)始的時(shí)候，Sensor逐行掃描逐行進(jìn)行曝光，直至所有像素點(diǎn)都被曝光。當然，所有的動(dòng)作在極短的時(shí)間內完成。不同行像元的曝光時(shí)間不同。
（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )） Global Shutter： 與RollingShutter不同，是整幅畫(huà)面同一時(shí)間曝光實(shí)現。攝像頭傳感器sensor的所有像素點(diǎn)同一時(shí)間感應光線(xiàn)，同時(shí)曝光。Sensor讀出的是同一時(shí)間的同一畫(huà)面。
（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )） 下面有兩張圖可以介紹這兩種技術(shù)：
(圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )） 左邊的圖是Rolling shutter的曝光方式，逐行掃描。而右面的圖則是Global Shutter的曝光方式，所有像素點(diǎn)一起曝光。 在拍照的時(shí)候，Rolling Shutter成像過(guò)程如下圖： 左邊，是一個(gè)常見(jiàn)的場(chǎng)景（上面風(fēng)扇，下面小汽車(chē)），Rolling Shutter對它進(jìn)行逐行掃描，成像結果如右圖。面對一個(gè)運動(dòng)中的物體，Rolling Shutter是一行一行曝光，采集畫(huà)面，所以形變非常嚴重。而Global Shutter是所有像素同時(shí)曝光，所以不會(huì )產(chǎn)生此形變。
（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )） 之所以Global Shutter 能夠做到全局曝光，跟Rolling Shutter相比，主要是Global Shutter在每一個(gè)像素上都增加了一個(gè)存儲單元，才使得所有的像素能夠同時(shí)曝光。
同Rolling shutter相比，Global shutter的sensor可以很好的解決以下問(wèn)題： 1. 高速物體變形 （左圖是采用Global shutter技術(shù)的 SmartSens SC132GS拍攝的圖片，右圖是 Rolling shutter sensor拍攝的圖片）。 可以明顯看出用Rolling shutter sensor拍攝高速運動(dòng)的風(fēng)扇，物體會(huì )變形。
（圖片來(lái)源于SmartSens） 2. 明暗現象 （左圖是采用Global shutter技術(shù)的 SC132GS拍攝的圖片，右圖是沒(méi)有采用HDR技術(shù)拍攝的圖片） 在光線(xiàn)有明暗變化的時(shí)候，左圖Global shutter sensor 不會(huì )有明暗瑕疵，可以做到單幀HDR。
（圖片來(lái)源于SmartSens） 成像技術(shù)不停的演進(jìn)，促進(jìn)了AI的發(fā)展。通過(guò)AI，大數據和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，帶動(dòng)了智慧城市的建設。智能安防，智慧交通，智慧工廠(chǎng)，智慧商業(yè)，智能家居，都能看到Camera的身影。一般情況下，Rolling shutter技術(shù)就足夠了，但若要捕捉高速運動(dòng)物體，或在環(huán)境光條件不理想的情況下獲取清晰圖像的時(shí)候，使用Global Shutter技術(shù)，無(wú)疑會(huì )帶來(lái)更好的效果。 1. 智慧安防 目前來(lái)看，AI最容易落地的就是安防領(lǐng)域。通過(guò)AI技術(shù)，將監控中的人準確無(wú)誤的抓拍下來(lái)，可以最大化的實(shí)現監控目的。一般情況下，安防Camera主要抓拍的都是行人，都是慢速運動(dòng)的物體，Rolling shutter sensor就可以勝任。但若通過(guò)Global shutter sensor，則可以在高速移動(dòng)的拍攝場(chǎng)景中有效降低圖像畸變，避免了抓拍時(shí)，人物或物體運動(dòng)帶來(lái)的斜坡晃動(dòng)現象，以及人臉模糊的問(wèn)題，從而提供更清晰的圖像。因此在高速違章查處，卡口ETC等需要道路監控的地方，Global Shutter比Rolling Shutter更加勝任。 2. 智慧交通 為了讓城市交通更加便利，疏導公共交通，智慧交通系統是解決交通發(fā)展瓶頸的有效手段之一。高速違章查處，卡口ETC，十字路口的道路監控，停車(chē)場(chǎng)的智能管理，道路流量監測，電子警察等都離不開(kāi)成像技術(shù)。只有準確的成像信息，才能更加準確地判斷當前的路況以及車(chē)輛的情況，才能更好地實(shí)現智慧交通。這個(gè)時(shí)候，Global shutter可以更好的助力智慧交通。 為了實(shí)現智慧交通，從汽車(chē)角度來(lái)看，新型汽車(chē)都在從ADAS輔助駕駛向自動(dòng)駕駛的方向演進(jìn)。無(wú)論是輔助駕駛還是自動(dòng)駕駛，汽車(chē)的中控芯片對sensor接收下來(lái)的圖像信息要求越來(lái)越高。中控芯片需要sensor在車(chē)輛高速運動(dòng)中，不僅提供沒(méi)有變形的清晰圖片，還需要提供周邊物體與車(chē)輛的距離。而Global shutter sensor一方面可以避免車(chē)輛高速運動(dòng)時(shí)，Rolling shutter sensor 拍攝變形的問(wèn)題，另外一方面，結合結構光技術(shù)（接收sensor是Global shutter的）或者雙目攝像頭（兩個(gè)攝像頭若都是Global shutter最好）技術(shù)，就可以提供更清晰的圖像，以便于中控更加精準的計算出周邊物體與車(chē)體的距離，判斷當前的路況，判斷交通燈的狀況，才能使車(chē)輛行駛更加安全。
（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )） 3. 智慧工廠(chǎng) 由于Global shutter sensor可以清楚的還原高速運動(dòng)中的物體的形態(tài)，有效避免Rolling shutter sensor 擔心圖像質(zhì)量而降低自動(dòng)流水線(xiàn)的速度問(wèn)題。所以大型工廠(chǎng)在檢測，質(zhì)量管控，機械臂操作，物流，測量等自動(dòng)化生產(chǎn)時(shí)，使用Global shutter可以提高生產(chǎn)效率。 4. 智慧商業(yè) 隨著(zhù)支付寶，微信支付的發(fā)展，國內二維碼支付變得非常流行。而對于店家來(lái)講，掃碼設備的需求也在增長(cháng)。對于掃碼設備來(lái)講，若用Global shutter sensor可以使掃碼設備的可識別區域變長(cháng)，使用戶(hù)擁有更優(yōu)的體驗感。
（圖片來(lái)源于SmartSens） 5. 智能家居 家用設備若要智能化，也需要Camera的幫忙。比如，掃地機器人。掃地機器人若想將屋內的空間測量出來(lái)或者識別前方是否有障礙物，都離不開(kāi)Camera這只眼睛。同樣，Global shutter則可以幫助掃地機器人更加精準的獲得距離信息，使得掃地機器人更加智能化。 雖然說(shuō)Global Shutter 有很多優(yōu)勢，但是也無(wú)法完全替代Rolling Shutter。Global shutter sensor適用于拍攝高速運動(dòng)物體，或AI應用中基于機器視覺(jué)算法的智能感知技術(shù)（vSLAM/手勢跟蹤識別/光流等算法），Rolling Shutter sensor則適用于拍攝運動(dòng)速度相對較慢的物體或場(chǎng)景，可獲得更高的成像信噪比。而且由于Global shutter 需要對每個(gè)像素都要增加一個(gè)存儲單元，這樣增加了sensor的生產(chǎn)難度以及成本。 考慮到BSI在低照條件下的成像亮度和清晰度都比FSI有更大的優(yōu)勢，可以有效增加Global shutter sensor在應用場(chǎng)景上的拓展，適應性更廣，SmartSens首創(chuàng )將BSI技術(shù)和Global shutter技術(shù)相結合，發(fā)布了多款基于BSI(背照式)的Global Shutter sensor產(chǎn)品。 AI和IoT的發(fā)展，影響著(zhù)人們的生活，甚至在改變人們的生活。而做為AI和IoT的眼睛，Camera sensor的技術(shù)發(fā)展也間接影響著(zhù)AI和IoT的發(fā)展。SmartSens的理念是服務(wù)于應用技術(shù)的發(fā)展趨勢，根據市場(chǎng)和應用技術(shù)的需求，將看清萬(wàn)物的“眼”做到極致。通過(guò)不斷完善提升CMOS成像傳感器的設計和制造能力，為AI和IoT點(diǎn)睛。 |
