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Improvements in Global Shutter Image Sensor Technology Enhances Machine Vision Efficiency 作者：Daniel Noguchi,安森美產品營銷資深經理 視覺技術在許多自動化活動中發揮著關鍵作用，制造、娛樂、交通運輸和醫療保健等領域更是越來越重視發展視覺系統。 市場對快速、準確成像的需求愈發迫切，同時分析技術和人工智能 (AI) 加速發展，新一代先進視覺系統應運而生，而高速、全畫幅全局快門傳感器是這些系統的核心。全局快門能夠即時捕捉拍攝對象的完整視圖，這非常重要。 基于全局快門的系統可以消除許多常見于視覺系統的視覺偽影（例如擺動、傾斜和空間混疊等），有助于提高速度和準確性，進而能夠提升操作效率。對于條形碼掃描、機器視覺 (MV) 和自主移動機器人 (AMR) 等應用而言，全局快門成像技術正迅速成為熱門選擇。 全局快門：優勢和特點 全局快門圖像傳感器可同時捕捉所有像素。與逐行掃描場景的卷簾快門圖像傳感器不同，全局快門圖像傳感器可確保捕捉到無失真的圖像。 如果場景中有快速移動的物體，這種同步操作的優勢將尤為明顯，例如在工廠裝配線上，產品會快速經過攝像機。使用全局快門圖像傳感器，每個像素均可精確記錄同一時刻的場景，從而生成清晰、無失真的圖像。這有助于準確地捕捉移動物體上的條形碼，對于條形碼掃描、機器視覺、AMR 和 AR/VR 控制等應用至為關鍵。 High GSE helps to minimize motion artifacts 高 GSE 可大幅減少運動偽影 Stripes behind the fan are clearly visible 風扇后面的條紋清晰可見 Stripes behind the fan are covered well 風扇后面的條紋完全被遮蓋 
圖 1：全局快門的應用 條碼掃描器 條碼常用于高效編碼數據，以便工作人員快速可靠地執行掃描任務，如庫存和訂單處理。“條碼掃描失敗”也許是我們每個人都有過的經歷，此時必須重新掃描，效率十分低下。掃描時如果能夠抑制多余光線，那么全局快門就能夠消除條碼讀取過程中的大部分錯誤和不準確之處。可通過全局快門效率 (GSE) 指標來量化評估全局快門傳感器性能。GSE 越高，抑制多余光線的效果就越好，從而可以提高處理速度，避免人工干預和/或重新掃描工作。 自主移動機器人 (AMR) 全局快門圖像傳感器采用立體配置，可實現基于視覺的同步定位與地圖構建 (SLAM) 應用，有助于幫助工廠和倉庫規劃路徑，避免與障礙物發生碰撞。該傳感器使 AMR 能夠高效、安全地穿梭在各種復雜的環境中。 虛擬現實 (VR)、增強現實 (AR) 和混合現實 (MR) 全局快門圖像更便于同步多個來源的輸入，通常還可以提高幀率。這些功能有助于塑造更出色、更愉悅的 VR、AR 和 MR 體驗。
適用于機器視覺的全局快門解決方案 安森美 (onsemi) 研發了 Hyperlux SG 全局快門傳感器系列產品，其中包含三款圖像傳感器：ARX383、AR0145 和 AR0235，均兼具全局快門優勢，可以為許多關鍵應用提供特定功能，這些傳感器有望實現基于視覺的 SLAM，幫助工廠和倉庫規劃路徑，避免與障礙物發生碰撞，使 AMR 能夠高效、安全地穿梭在各種環境中。 得益于 GSE 更高，Hyperlux SG 圖像傳感器大大提高了掃描條碼和 AV/VR/MR 等應用的效率。此外，高 GSE 和高幀率也有助于確保出色的保真度和圖像質量，滿足這些應用的關鍵需求。此外，用戶可通過低功耗選項和子采樣模式來自定義圖像質量，滿足特定的應用需求。這些傳感器還可以從多個視角同步捕捉圖像，進而幫助創建 3D 模型和深度圖。
圖 2：安森美 Hyperlux SG 系列 AR0235 是 Hyperlux SG 系列中分辨率最高的。這是一款 1/2.8 英寸、2.3Mp CMOS 數字圖像傳感器，有效像素陣列達到 1920 (H) x 1200 (V)。其特點在于采用了全局快門像素設計，可以準確、快速地捕捉移動場景，速度甚至可達到每秒 120 幀。同時還具備全分辨率特性，能在低光、明亮和混合照明條件下呈現清晰、低噪聲的圖像。 AR0235 傳感器在處理高角速度方面表現優越，大大減少了運動偽影，其 GSE 較前幾代產品提高了兩倍，能夠高效捕捉快速移動物體的圖像和錄制視頻。
圖 3：安森美 AR0235 圖像傳感器 AR0235 經過精心構造，適合工業應用。全局快門傳感器已廣泛應用于條碼掃描場景，而其優良特性更是適合許多工業環境。例如，AR0235 精確、快速的圖像捕捉功能非常適合用于檢測缺陷和保持一致質量標準。工業 4.0 正持續發展，AI 和先進機器人等技術加速融合，這讓 AR0235 未來有望應用于更多領域。 安森美擁有包含 VGA 和 2.3MP 的完整圖像傳感器產品組合，可以為涉及快速移動物體的各種應用提供合適的傳感器。安森美的 Hyperlux SG 系列具備超強 GSE 和高幀率表現，可幫助客戶設計可靠的攝像機，捕捉無運動偽影的高質量圖像。 更高的全局快門效率：與上一代產品相比，Hyperlux SG 傳感器的全局快門效率大幅提高了兩倍。這一進步確保了曝光和讀出之間的精確同步，最大限度地減少了運動偽影。 高速性能：Hyperlux SG 傳感器具有每秒 120 幀的快速捕捉率，即使在快速變化的環境中也能呈現清晰、無失真的圖像。 緊湊的外形：Hyperlux SG 傳感器采用小尺寸設計，非常適合安裝在有限的空間內。緊湊的設計使其可以無縫集成到各種設備和系統中。 高效節能：這些傳感器的設計特別注重能效。它們在工作時耗電量較低，有助于延長電池續航時間并降低整體系統的能源需求。 自動曝光功能：內置自動曝光功能可確保達到理想的圖像質量，尤其是在處理快速移動的物體時。它可動態調整曝光設置，讓您全神貫注捕捉重要瞬間，而無需手動干預。 安森美致力于推動創新，幫助建設更美好的未來。我們專注于工業市場，正加速推動條碼掃描、機器視覺、AMR 和 AR/VR 等眾多應用和市場的進步。 安森美的 Hyperlux SG 系列圖像傳感器充分展現了全局快門技術的進步，成為了提高現代視覺系統效率和準確性的核心。該系列傳感器兼具高 GSE、高幀率，處理高速移動物體時不會失真，非常適合條碼掃描、機器視覺、AMR 以及 AR/VR 系統等眾多應用。 此外更是采用節能設計、外形緊湊，便于集成，是空間受限和功率敏感型智能系統的理想選擇。傳感器對行業的影響不容小覷，隨著自動化和 AI 驅動流程的蓬勃發展，全局快門傳感器的重要性也將愈加凸顯。 |
