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來(lái)源：富昌電子 作者：Alex Watson，富昌電子 EMEA 業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理（傳感器）， David Mills，安森美半導體智能傳感事業(yè)部 EMEA 戰略業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理 支持人工智能（AI）和機器學(xué)習的技術(shù)在過(guò)去三年已進(jìn)入工業(yè)電子的主流。在 21 世紀的大部分時(shí)間里，實(shí)施人工智能一直是一項高成本、高強度的工作，只有少數世界上最富有、最強大的公司和政府機構才能實(shí)現。 然而，現在低成本的微處理器和 FPGA 已經(jīng)獲得了足夠的計算能力來(lái)運行 AI 推理引擎，并且互聯(lián)網(wǎng)的超大規模使得其能夠生成大量標記數據，以用作機器學(xué)習的訓練數據集。 因此，幾乎所有工業(yè) OEM 廠(chǎng)商（包括初創(chuàng )公司）都可以考慮部署人工智能技術(shù)來(lái)增強現有產(chǎn)品的應用，甚至創(chuàng )造全新的應用。 圖像處理已經(jīng)成為人工智能技術(shù)最有效的應用之一。例如，在智能交通系統 (ITS) 中，成像系統可用于評估交通流量并自動(dòng)調節交通信號，或向附近車(chē)輛提供有關(guān)空閑停車(chē)位位置的實(shí)時(shí)信息（見(jiàn)圖 1）。在智能農業(yè)中，相機可以測量樹(shù)上或灌木上果實(shí)的顏色，并指示自動(dòng)收割設備只采摘成熟的果實(shí)。在安防和監控方面，成像可以支持自動(dòng)訪(fǎng)問(wèn)控制設備，可以識別授權用戶(hù)的面部。 
圖 1：自動(dòng)提供給附近汽車(chē)的可用停車(chē)位位置的實(shí)時(shí)信息可以節省司機的時(shí)間并減少局部擁堵（圖片來(lái)源：Rachmaninoff，知識共享許可協(xié)議） 這些是已經(jīng)在使用或正在開(kāi)發(fā)中的應用，還有數以千計的尚未被設計或發(fā)現的智能成像潛在應用 這意味著(zhù) CMOS 圖像傳感器的部署模式，以及其嵌入到的相機即將徹底改變。自半導體圖像傳感器發(fā)明以來(lái)，市場(chǎng)一直為使用大量器件的少數制造商供貨，即：少數幾家相機和攝像機制造商，以及后來(lái)的智能手機制造商。用于工業(yè)、專(zhuān)業(yè)或消費用途的相機制造商是成像專(zhuān)家：他們擁有自己的專(zhuān)有開(kāi)發(fā)工具和技術(shù)，可在相機設計中應用圖像傳感器，并且圖像傳感器制造商提供專(zhuān)門(mén)的甚至定制的產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足他們確切的規格需求。 最新的人工智能驅動(dòng)的圖像傳感器市場(chǎng)非常不同：農場(chǎng)收割機、交通控制信號或智能門(mén)鎖的制造商自身通常幾乎沒(méi)有成像專(zhuān)業(yè)知識。由于與相機制造商相比，他們需要的圖像傳感器數量很少，因此他們希望從一系列標準產(chǎn)品中進(jìn)行選擇，以便從較低的單價(jià)中受益。 現在，圖像傳感器制造商正在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，以滿(mǎn)足希望將智能成像添加到其產(chǎn)品功能中的嵌入式系統制造商的這一新興需求。他們發(fā)現這些新用戶(hù)的需求與大型相機制造商的需求不同。圖像傳感器技術(shù)評估的傳統重點(diǎn)是光學(xué)性能特性，例如： · 分辨率 · 動(dòng)態(tài)范圍 · 幀率 · 靈敏度和弱光性能 · 噪音 然而，本文認為嵌入式系統開(kāi)發(fā)人員將對新一代傳感器的兩個(gè)重要特性同樣感興趣：平臺功能以及用戶(hù)友好的開(kāi)發(fā)工具和資源的可用性。 用于開(kāi)發(fā)多功能終端產(chǎn)品系列的平臺 ITS、智能農業(yè)、安全和其他領(lǐng)域的利基應用對標準圖像傳感器產(chǎn)品的新興需求正在促使少數占主導地位的圖像傳感器制造商擴展其產(chǎn)品范圍，提供新的標準產(chǎn)品。 安森美半導體已經(jīng)認識到，許多這些新的利基客戶(hù)希望開(kāi)發(fā)多種產(chǎn)品以滿(mǎn)足不同的性能或應用要求，并以不同的價(jià)格進(jìn)行銷(xiāo)售。因此，安森美半導體的 XGS 圖像傳感器系列提供分辨率從 2百萬(wàn)像素到 45百萬(wàn)像素的器件。 XGS 系列中的這些傳感器基于相同的平臺，具有兩種封裝選項：分辨率為 2百萬(wàn)像素、3百萬(wàn)像素、5百萬(wàn)像素、8百萬(wàn)像素、9.4百萬(wàn)像素、12百萬(wàn)像素或 16百萬(wàn)像素的 XGS 傳感器共享同一個(gè)通用封裝，并與行業(yè)標準（緊湊的 29mm x 29mm 相機尺寸）兼容。分辨率為 20百萬(wàn)像素、30百萬(wàn)像素、32百萬(wàn)像素或 45百萬(wàn)像素的 XGS 傳感器支持 Super 35mm 光學(xué)格式。 XGS 系列足夠廣泛，可以支持各種價(jià)格和性能要求。在高性能端，XGS 45000 以高達 60 幀/秒的速度生成 8K（8192 像素 x 4320 像素）視頻輸出。成本最低的器件 XGS 2000 以高達 220 幀/秒的速度生成單色或拜耳色配置、全 1920 像素 x 1200 像素分辨率的 12 位輸出。 所有 XGS 系列傳感器都受益于包含全局快門(mén)的先進(jìn)像素設計，在捕捉快速移動(dòng)的圖像時(shí)不會(huì )產(chǎn)生模糊或圖像偽影。該像素架構提供高帶寬，同時(shí)以低功耗和低噪聲運行。 為新的相機設計者提供完成工作所需的工具 對開(kāi)發(fā)人工智能驅動(dòng)成像系統的新客戶(hù)的需求的一個(gè)回應是提供靈活的圖像傳感器產(chǎn)品平臺。 但是，這群新興客戶(hù)與成熟的相機制造商還有另一種不同之處：他們沒(méi)有內部可用的復雜的專(zhuān)有光學(xué)開(kāi)發(fā)工具套件和原型開(kāi)發(fā)平臺。如果沒(méi)有這些工具，開(kāi)發(fā)新的、面向應用的相機的任務(wù)將非常困難且耗時(shí)。 安森美半導體通過(guò)提供自己的資源套件來(lái)支持從評估到軟件開(kāi)發(fā)再到相機設計的每個(gè)開(kāi)發(fā)階段，從而滿(mǎn)足這一新興需求。 DevWare 基于 PC 的應用軟件支持復雜的圖像傳感器評估。當與 USB3 成像基板和 XGS 圖像傳感器板結合使用時(shí)，它提供了高捕獲率和靈活的評估選項。當開(kāi)發(fā)人員希望能夠自由地評估 XGS 圖像傳感器性能和像素操作的各個(gè)方面，并訪(fǎng)問(wèn)所有寄存器設置時(shí)，DevWare 平臺是理想的選擇。 X-Celerator 支持系統軟件開(kāi)發(fā)：它包含一個(gè) FPGA 夾層卡 (FMC) 形式的攝像頭，提供了與標準 FPGA 開(kāi)發(fā)環(huán)境的直接連接（見(jiàn)圖 2）。X-Celerator 由公共 FPGA 代碼支持，因此使用它不需要軟件許可協(xié)議。這個(gè)開(kāi)發(fā)平臺的一個(gè)重要優(yōu)勢是開(kāi)發(fā)團隊可以在他們自己的硬件設計最終確定之前編寫(xiě)相機軟件，使硬件和軟件團隊能夠并行工作，縮短上市時(shí)間。
圖 2：X-Celerator 相機套件支持在基于 FPGA 的硬件環(huán)境中進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)（圖片來(lái)源：安森美半導體） 使用安森美半導體的 X-Cube 參考設計可以加速相機硬件的設計，該參考設計是一個(gè)具有 MIPI 接口的完整的端對端相機方案（見(jiàn)圖 3）。X-Cube 設計支持采用行業(yè)標準的 29mm x 29mm 外形、分辨率高達 16M百萬(wàn)像素的所有 XGS 圖像傳感器，可使用 C 接口或 S 接口透鏡。
圖 3：X-Cube 參考設計提供基于分辨率高達 16百萬(wàn)像素的 XGS 圖像傳感器的完整相機系統（圖片來(lái)源：安森美半導體） 適配器板提供了連接至 USB3 基板的接口，將參考設計鏈接到 DevWare 軟件，從而在 PC 上實(shí)現圖像捕獲、處理和分析。安森美半導體提供所有設計文件，包括原理圖、布局和透鏡安裝 CAD，供客戶(hù)使用和修改。 支持構建完整的基于人工智能的成像系統 安森美半導體的 XGS 圖像傳感器可與市場(chǎng)上傳統光學(xué)方面的最佳產(chǎn)品相媲美，提供高分辨率、快速幀速率和低功耗。工業(yè)客戶(hù)的重大突破是安森美半導體以新方式支持沒(méi)有或幾乎沒(méi)有相機專(zhuān)業(yè)知識的OEM廠(chǎng)商，提供豐富的開(kāi)發(fā)資源和靈活的圖像傳感器平臺。 安森美半導體的授權分銷(xiāo)商富昌電子可為非視覺(jué)專(zhuān)家的嵌入式系統 OEM 廠(chǎng)商提供支持。富昌電子可以通過(guò)其在英國和歐洲的區域成像專(zhuān)家，以及為圖像傳感器買(mǎi)家提供行業(yè)領(lǐng)先的供應鏈服務(wù)，為新相機的開(kāi)發(fā)提供深入的技術(shù)支持。富昌電子還為基于 AI 的成像應用提供全方位的支持組件，包括來(lái)自 Microchip、Lattice 和 Quicklogic 的一系列用于 AI 后端的 FPGA 產(chǎn)品 |
