安森美推超低功耗圖像傳感器，圖像質(zhì)量大幅提升
發(fā)布日期:2023-11-14
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訪安森美智能感知部工業(yè)及消費應(yīng)用大中華區(qū)市場經(jīng)理 Annie Tao
近日，安森美半導(dǎo)體繼續(xù)在智能感知領(lǐng)域擴充新產(chǎn)品，推出適用于工業(yè)和商業(yè)相機用的Hyperlux LP圖像傳感器系列，該系列基于1.4 µm 像素，提供業(yè)界領(lǐng)先的圖像質(zhì)量和低功耗，大幅提高圖像性能，即使在惡劣的照明條件下也能捕獲清晰、生動的圖像。Hyperlux LP系列高性能如何體現(xiàn)？有哪些特殊設(shè)計可以幫助實現(xiàn)高質(zhì)量圖像和低功耗性能？未來規(guī)劃是怎樣的……帶著這些問題，中電網(wǎng)與安森美智能感知部工業(yè)及消費應(yīng)用大中華區(qū)市場經(jīng)理 Annie Tao一起探討關(guān)于Hyperlux LP圖像傳感器系列的更多細節(jié)。
森美智能感知部工業(yè)及消費應(yīng)用大中華區(qū)市場經(jīng)理 Annie Tao
高性能滿足特殊場景需求
Annie稱，相較于傳統(tǒng)消費類行業(yè)，工業(yè)和商業(yè)用相機會要求更高速、更高分辨率的性能來滿足日益增長的工業(yè)生產(chǎn)效率，商業(yè)用相機則需要更低功耗、更緊湊的性能來滿足消費者對日常電子設(shè)備可隨身攜帶、可供電、續(xù)航更久的需求。
Hyperlux LP是安森美推出的一系列低功耗的高質(zhì)量圖像傳感器產(chǎn)品，應(yīng)用場景覆蓋智能門禁、安防攝像頭、增強現(xiàn)實（AR）/虛擬現(xiàn)實（VR）/擴展現(xiàn)實（XR）頭戴裝置、工業(yè)檢測，物流，醫(yī)療和視頻會議等。該產(chǎn)品具備超低功耗技術(shù)，并內(nèi)置運動偵測喚醒功能，在增強了設(shè)備偵測能力的同時，更加有效可靠地降低了功耗。值得一提的是，與友商同類型產(chǎn)品相比，功耗減少了近一半。低功耗，高性能，低成本的優(yōu)勢使其具有非常好的競爭力。并且產(chǎn)品有黑白、彩色以及RGBIR版本，給不同應(yīng)用市場提供了多種選擇。
同時，Hyperlux LP系列具有非常優(yōu)秀的、高分辨率的圖像解析能力，客戶可以根據(jù)使用情況，選用不同分辨率的產(chǎn)品。另外，該產(chǎn)品系列采用堆疊式架構(gòu)設(shè)計，能最大限度地減少產(chǎn)品體積，最小型號小如一粒米，成為受尺寸限制困擾的緊湊型設(shè)備的理想選擇，大大適應(yīng)了相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品的發(fā)展需求。
目前，Hyperlux LP系列AR0830、AR2020、AR0544三款產(chǎn)品圖像分辨率有所差異，應(yīng)用場景也有所不同。
AR0830，分辨率為 8.3 MP (3840 × 2160)，是使用最為廣泛的4K圖像傳感器，不僅在機器視覺中可以廣泛應(yīng)用，更適合用來拍攝4K視頻，用在人眼視覺的一些應(yīng)用上，不論是緊湊型的AR/VR相機、視頻會議相機，還是安防監(jiān)控行業(yè)，醫(yī)療等行業(yè)都很適合。
AR2020，分辨率為 20 MP (5120 × 3840)，支持片上圖像縮放功能，智能開窗，超級低功耗性能，并且支持運動喚醒功能，特別適合視頻會議相機和工業(yè)檢測，以及AR相機和生物識別等應(yīng)用。
AR0544，分辨率為 5 MP (2592 × 1944)，元件的整體功耗更小，用在穿戴式應(yīng)用中非常合適。
專有技術(shù)，幫助實現(xiàn)超低功耗
工業(yè)和商業(yè)用相機通常會被放置在難以更換電池或充電的位置，因此低功耗成為一個關(guān)鍵需求。Annie表示，安森美采用專有技術(shù)，在所有工作條件下都能提供卓越的圖像質(zhì)量，并以超級低的功耗實現(xiàn)高性能。當產(chǎn)品功耗極低的情況下，使用電池供電的設(shè)備續(xù)航能力大幅提高；低功耗減少了熱量的產(chǎn)生，因此并不需要散熱器，成本也會更低；產(chǎn)品圖像的熱噪聲也能得到很好的控制，從而達到更高性能的圖像效果。而這在越來越普及的緊湊型及便攜電池供電的設(shè)備中是非常需要的一個功能，也是評估一個圖像傳感器的重要指標參數(shù)。
先進架構(gòu)設(shè)計，克服常見圖像質(zhì)量問題
圖像傳感器從pixel設(shè)計分為全局快門和卷簾快門，Hyperlux LP圖像傳感器系列屬于卷簾快門，圖像一致性和圖像噪聲性能更加優(yōu)秀。從pixel工藝的角度分為前照式、背照式、堆棧式，Hyperlux LP 系列采用了1.4um 背照式pixel，并采取了堆棧式工藝，可疊加更多的數(shù)字電路，將更多的功能集成在芯片內(nèi)部，同時又不需要增加傳感器的面積，最大限度擴展了感光區(qū)域及響應(yīng)性能。安森美先進的架構(gòu)設(shè)計，克服了常見的一些圖像質(zhì)量問題，不論是噪聲還是設(shè)計產(chǎn)生的偽影現(xiàn)象都有很好的控制。
傳感器的未來離不開堆棧式架構(gòu)
Annie認為，堆棧架構(gòu)一定是未來傳感器的趨勢，而要想實現(xiàn)越來越多計算功能的集成，一定離不開堆棧這一工藝技術(shù)。伴隨著圖像傳感器的用途不再是感知這么簡單，如今不少處理與計算也要在傳感器內(nèi)部完成，所以才需要用到多層堆疊的堆棧技術(shù)。以Hyperlux LP圖像傳感器系列為例，就采用了背照式堆棧技術(shù)，在其內(nèi)部嵌入了單次曝光的HDR功能的合成算法，從而以更低的系統(tǒng)功耗、帶寬和成本實現(xiàn)更高動態(tài)范圍。
堆棧式圖像傳感器的各個晶圓層不一定非得選擇同一個工藝打造，比如數(shù)字邏輯層可以選擇更加先進的工藝，從而集成更多的處理單元和功能，將整個傳感器打造成一個高度智能化的器件。如此就能降低對后端處理器的性能需求，簡化整個相機系統(tǒng)。工業(yè)智能化的發(fā)展離不開堆棧式工藝加持的。
在幫助提高圖像質(zhì)量和傳感器性能方面，安森美更是在Hyperlux LP中集成了智能運動偵測喚醒技術(shù)，采用了獨有的Motion-DCT 算法，結(jié)合圖像傳感器的scale或binning技術(shù)在獲取的較低分辨率圖像上快速實時準確地做出運動偵測。另外運動偵測技術(shù)支持感興趣區(qū)域選擇功能，可以進一步降低系統(tǒng)功耗。即將整幅圖像分成若干區(qū)域，供用戶選擇是否使用該區(qū)域圖像做運動偵測，以避免無效區(qū)域，從而降低算法的計算量，提升檢測速度及降低功耗。此外，該產(chǎn)品還有紅外波段相應(yīng)的增強，可以廣泛應(yīng)用在安防監(jiān)控醫(yī)療等行業(yè)。
圖像傳感器可以集成AI功能？
Annie解釋道，如今，AI已用于60％以上的計算機視覺應(yīng)用程序中，而AI在制造應(yīng)用程序中的增長已超過50％年復(fù)合增長率。AI是我們需要的新工具，用于管理來自工業(yè)成像的不斷增長的數(shù)據(jù)集，以實現(xiàn)工業(yè)4.0。用于成像的AI決策已從云過渡到邊緣-遷移到與成像系統(tǒng)本身相鄰或并入其中的計算機系統(tǒng)。例如把AI的訓(xùn)練環(huán)節(jié)保留在GPU或云端，利用堆棧工藝可以將決策或甚至與之相關(guān)的一些預(yù)處理集成到圖像傳感器本身上，比如在傳感器上集成用于圖像識別的低層或者小算力的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層。這些AI功能集成在圖像傳感器中或?qū)⒊蔀榭赡堋?/div>
未來將追求更高性能的產(chǎn)品
在談及安森美對于未來圖像傳感器產(chǎn)品規(guī)劃時，Annie稱，從安森美近一年發(fā)布的新圖像傳感器產(chǎn)品可見，圖像行業(yè)都在追求著，優(yōu)秀的超級低功耗性能，卓越的圖像質(zhì)量和更多的片內(nèi)集成化功能，以及越來越高的動態(tài)范圍，安森美也不例外，在圖像傳感器開發(fā)方面持續(xù)以上技術(shù)路線的發(fā)展。除此之外，更高的分辨率來適應(yīng)市場上更高端的應(yīng)用需求，更快的幀率來適應(yīng)高速發(fā)展的生產(chǎn)檢測需求。隨著AI技術(shù)的發(fā)展和5G傳輸?shù)膶崿F(xiàn)，安森美在接口、計算、尺寸、功耗，工藝等都會做更好的規(guī)劃。
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