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對(duì)圖像傳感器的認(rèn)識(shí)誤區(qū):傳感器類型

發(fā)布時(shí)間:2023-06-15 來(lái)源:安森美 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】如今,攝像頭已隨處可見,工廠、車輛、公共建筑、街道……其數(shù)量還在不斷增多。大部分?jǐn)z像頭依靠圖像傳感器將場(chǎng)景中的光線轉(zhuǎn)換為電子圖像,因而推升了對(duì)圖像傳感器的需求。但圖像傳感器種類繁多,功能特性各不相同,設(shè)計(jì)人員需要熟悉不同傳感器的不同功能特性,才能為特定應(yīng)用選擇合適的攝像頭。


乘用車攝像頭搭載量激增,有些豪華車型甚至配有十幾個(gè)攝像頭。汽車制造商需要添加更多傳感器以提升安全性,還需考慮每個(gè)攝像頭的經(jīng)濟(jì)成本和占用空間,這為其帶來(lái)了挑戰(zhàn)。于是,汽車制造商開始尋找解決方案,希望用一個(gè)攝像頭捕獲同時(shí)針對(duì)人眼視覺和機(jī)器視覺優(yōu)化的圖像。人眼視覺與機(jī)器視覺所適用的圖像質(zhì)量存在區(qū)別,需要權(quán)衡取舍,因此實(shí)施這一方法同樣難度不小。


人眼視覺


人眼視覺系統(tǒng)對(duì)像素間亮度強(qiáng)弱差異的感知與機(jī)器視覺算法不同。人眼對(duì)亮度的感知是非線性的,也就是說(shuō),如果所在環(huán)境中光子數(shù)量增加一倍,眼睛感知到的亮度也只增加了一倍。這需要調(diào)整用于人眼視覺的攝像頭圖像以對(duì)應(yīng)其動(dòng)態(tài)范圍,從而將人眼感知的較亮區(qū)域和較暗區(qū)域的細(xì)節(jié)充分放大。此外,我們對(duì)一般顏色和 LED 光源的閃爍十分敏感(這一問(wèn)題日益普遍),因此如果攝像頭導(dǎo)致顏色失真,即使圖像清晰且其他方面的質(zhì)量很高,也會(huì)影響人類的視覺體驗(yàn)。對(duì)于后視攝像頭等輔助駕駛的被動(dòng)安全系統(tǒng),駕駛員也比機(jī)器視覺系統(tǒng)有優(yōu)勢(shì),因?yàn)槿绻麍D像有缺,駕駛員會(huì)自動(dòng)發(fā)現(xiàn),而此時(shí)無(wú)需依賴攝像頭。雖然這不會(huì)引發(fā)重大安全事故,但攝像頭喪失用處也會(huì)帶來(lái)不便,因此,駕駛員不會(huì)依賴攝像頭圖像,而是更多地進(jìn)行主動(dòng)判斷。


機(jī)器視覺


與人眼視覺不同,使用機(jī)器視覺的自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)查看圖像中每個(gè)像素的數(shù)字值,因此其對(duì)光子數(shù)呈線性反應(yīng)。與用于人眼視覺的圖像不同,因此必須調(diào)整以輸出對(duì)應(yīng)于測(cè)量像素值的圖像。此外,機(jī)器視覺系統(tǒng)必須經(jīng)過(guò)編程或采用特殊的錯(cuò)誤檢測(cè)硬件才能檢測(cè)出圖像缺陷。缺少該硬件的系統(tǒng)可能無(wú)法正常工作,且不會(huì)告知駕駛員其功能已受損或無(wú)法運(yùn)行。對(duì)于像自動(dòng)緊急制動(dòng)這樣的主動(dòng)安全系統(tǒng),如果出現(xiàn)故障,誤報(bào)將導(dǎo)致系統(tǒng)在無(wú)碰撞危險(xiǎn)時(shí)實(shí)施制動(dòng),而漏報(bào)會(huì)使系統(tǒng)在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)完全失靈,從而造成嚴(yán)重的后果。如果駕駛員使用此類輔助系統(tǒng),則需要顯示信息來(lái)指示其功能不全,但可能無(wú)法發(fā)出功能受損的警告。部分系統(tǒng)會(huì)提醒駕駛員其功能受損或“不可用”,它們通常依賴特殊的硬件功能來(lái)檢測(cè)傳感器中的錯(cuò)誤或故障。此類功能須遵循汽車安全完整性等級(jí) (ASIL) 等相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),支持 ASIL 的傳感器將具有檢測(cè)和報(bào)告故障的功能,可提高安全性。以上就是用于機(jī)器視覺的傳感器與用于人眼視覺的傳感器需要進(jìn)行不同配置的兩個(gè)原因。


16.jpg

120 度視場(chǎng)傳感器 RYYCy 圖像,經(jīng)過(guò)彩色處理


使用單個(gè)攝像頭實(shí)現(xiàn)視覺和感知的傳感器解決方案


好消息是,部分傳感器已具備同時(shí)適用于人眼和機(jī)器視覺的出色功能,且可進(jìn)行優(yōu)化并輸出兩路同步數(shù)據(jù)流,助力工程師設(shè)計(jì)可同時(shí)用于人眼和機(jī)器視覺功能的攝像頭系統(tǒng)。這樣一來(lái),汽車制造商只需在車內(nèi)的特定位置部署一個(gè)攝像頭,最大限度地減小占用空間并降低系統(tǒng)成本,獲得可針對(duì)兩種工作負(fù)載應(yīng)用優(yōu)化的圖像。



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