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來源：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(dǎo)體智能傳感事業(yè)部 EMEA 戰(zhàn)略業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理 支持人工智能（AI）和機器學(xué)習(xí)的技術(shù)在過去三年已進(jìn)入工業(yè)電子的主流。在 21 世紀(jì)的大部分時間里，實施人工智能一直是一項高成本、高強度的工作，只有少數(shù)世界上最富有、最強大的公司和政府機構(gòu)才能實現(xiàn)。 然而，現(xiàn)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運行 AI 推理引擎，并且互聯(lián)網(wǎng)的超大規(guī)模使得其能夠生成大量標(biāo)記數(shù)據(jù)，以用作機器學(xué)習(xí)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。 因此，幾乎所有工業(yè) OEM 廠商（包括初創(chuàng)公司）都可以考慮部署人工智能技術(shù)來增強現(xiàn)有產(chǎn)品的應(yīng)用，甚至創(chuàng)造全新的應(yīng)用。 圖像處理已經(jīng)成為人工智能技術(shù)最有效的應(yīng)用之一。例如，在智能交通系統(tǒng) (ITS) 中，成像系統(tǒng)可用于評估交通流量并自動調(diào)節(jié)交通信號，或向附近車輛提供有關(guān)空閑停車位位置的實時信息（見圖 1）。在智能農(nóng)業(yè)中，相機可以測量樹上或灌木上果實的顏色，并指示自動收割設(shè)備只采摘成熟的果實。在安防和監(jiān)控方面，成像可以支持自動訪問控制設(shè)備，可以識別授權(quán)用戶的面部。 
圖 1：自動提供給附近汽車的可用停車位位置的實時信息可以節(jié)省司機的時間并減少局部擁堵（圖片來源：Rachmaninoff，知識共享許可協(xié)議） 這些是已經(jīng)在使用或正在開發(fā)中的應(yīng)用，還有數(shù)以千計的尚未被設(shè)計或發(fā)現(xiàn)的智能成像潛在應(yīng)用 這意味著 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(dǎo)體圖像傳感器發(fā)明以來，市場一直為使用大量器件的少數(shù)制造商供貨，即：少數(shù)幾家相機和攝像機制造商，以及后來的智能手機制造商。用于工業(yè)、專業(yè)或消費用途的相機制造商是成像專家：他們擁有自己的專有開發(fā)工具和技術(shù)，可在相機設(shè)計中應(yīng)用圖像傳感器，并且圖像傳感器制造商提供專門的甚至定制的產(chǎn)品來滿足他們確切的規(guī)格需求。 最新的人工智能驅(qū)動的圖像傳感器市場非常不同：農(nóng)場收割機、交通控制信號或智能門鎖的制造商自身通常幾乎沒有成像專業(yè)知識。由于與相機制造商相比，他們需要的圖像傳感器數(shù)量很少，因此他們希望從一系列標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品中進(jìn)行選擇，以便從較低的單價中受益。 現(xiàn)在，圖像傳感器制造商正在開發(fā)新產(chǎn)品，以滿足希望將智能成像添加到其產(chǎn)品功能中的嵌入式系統(tǒng)制造商的這一新興需求。他們發(fā)現(xiàn)這些新用戶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(tǒng)重點是光學(xué)性能特性，例如： · 分辨率 · 動態(tài)范圍 · 幀率 · 靈敏度和弱光性能 · 噪音 然而，本文認(rèn)為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員將對新一代傳感器的兩個重要特性同樣感興趣：平臺功能以及用戶友好的開發(fā)工具和資源的可用性。 用于開發(fā)多功能終端產(chǎn)品系列的平臺 ITS、智能農(nóng)業(yè)、安全和其他領(lǐng)域的利基應(yīng)用對標(biāo)準(zhǔn)圖像傳感器產(chǎn)品的新興需求正在促使少數(shù)占主導(dǎo)地位的圖像傳感器制造商擴展其產(chǎn)品范圍，提供新的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。 安森美半導(dǎo)體已經(jīng)認(rèn)識到，許多這些新的利基客戶希望開發(fā)多種產(chǎn)品以滿足不同的性能或應(yīng)用要求，并以不同的價格進(jìn)行銷售。因此，安森美半導(dǎo)體的 XGS 圖像傳感器系列提供分辨率從 2百萬像素到 45百萬像素的器件。 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 2百萬像素、3百萬像素、5百萬像素、8百萬像素、9.4百萬像素、12百萬像素或 16百萬像素的 XGS 傳感器共享同一個通用封裝，并與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（緊湊的 29mm x 29mm 相機尺寸）兼容。分辨率為 20百萬像素、30百萬像素、32百萬像素或 45百萬像素的 XGS 傳感器支持 Super 35mm 光學(xué)格式。 XGS 系列足夠廣泛，可以支持各種價格和性能要求。在高性能端，XGS 45000 以高達(dá) 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(dá) 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的先進(jìn)像素設(shè)計，在捕捉快速移動的圖像時不會產(chǎn)生模糊或圖像偽影。該像素架構(gòu)提供高帶寬，同時以低功耗和低噪聲運行。 為新的相機設(shè)計者提供完成工作所需的工具 對開發(fā)人工智能驅(qū)動成像系統(tǒng)的新客戶的需求的一個回應(yīng)是提供靈活的圖像傳感器產(chǎn)品平臺。 但是，這群新興客戶與成熟的相機制造商還有另一種不同之處：他們沒有內(nèi)部可用的復(fù)雜的專有光學(xué)開發(fā)工具套件和原型開發(fā)平臺。如果沒有這些工具，開發(fā)新的、面向應(yīng)用的相機的任務(wù)將非常困難且耗時。 安森美半導(dǎo)體通過提供自己的資源套件來支持從評估到軟件開發(fā)再到相機設(shè)計的每個開發(fā)階段，從而滿足這一新興需求。 DevWare 基于 PC 的應(yīng)用軟件支持復(fù)雜的圖像傳感器評估。當(dāng)與 USB3 成像基板和 XGS 圖像傳感器板結(jié)合使用時，它提供了高捕獲率和靈活的評估選項。當(dāng)開發(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方面，并訪問所有寄存器設(shè)置時，DevWare 平臺是理想的選擇。 X-Celerator 支持系統(tǒng)軟件開發(fā)：它包含一個 FPGA 夾層卡 (FMC) 形式的攝像頭，提供了與標(biāo)準(zhǔn) FPGA 開發(fā)環(huán)境的直接連接（見圖 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。這個開發(fā)平臺的一個重要優(yōu)勢是開發(fā)團隊可以在他們自己的硬件設(shè)計最終確定之前編寫相機軟件，使硬件和軟件團隊能夠并行工作，縮短上市時間。 
圖 2：X-Celerator 相機套件支持在基于 FPGA 的硬件環(huán)境中進(jìn)行軟件開發(fā)（圖片來源：安森美半導(dǎo)體） 使用安森美半導(dǎo)體的 X-Cube 參考設(shè)計可以加速相機硬件的設(shè)計，該參考設(shè)計是一個具有 MIPI 接口的完整的端對端相機方案（見圖 3）。X-Cube 設(shè)計支持采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 29mm x 29mm 外形、分辨率高達(dá) 16M百萬像素的所有 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(shè)計提供基于分辨率高達(dá) 16百萬像素的 XGS 圖像傳感器的完整相機系統(tǒng)（圖片來源：安森美半導(dǎo)體） 適配器板提供了連接至 USB3 基板的接口，將參考設(shè)計鏈接到 DevWare 軟件，從而在 PC 上實現(xiàn)圖像捕獲、處理和分析。安森美半導(dǎo)體提供所有設(shè)計文件，包括原理圖、布局和透鏡安裝 CAD，供客戶使用和修改。 支持構(gòu)建完整的基于人工智能的成像系統(tǒng) 安森美半導(dǎo)體的 XGS 圖像傳感器可與市場上傳統(tǒng)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)客戶的重大突破是安森美半導(dǎo)體以新方式支持沒有或幾乎沒有相機專業(yè)知識的OEM廠商，提供豐富的開發(fā)資源和靈活的圖像傳感器平臺。 安森美半導(dǎo)體的授權(quán)分銷商富昌電子可為非視覺專家的嵌入式系統(tǒng) OEM 廠商提供支持。富昌電子可以通過其在英國和歐洲的區(qū)域成像專家，以及為圖像傳感器買家提供行業(yè)領(lǐng)先的供應(yīng)鏈服務(wù)，為新相機的開發(fā)提供深入的技術(shù)支持。富昌電子還為基于 AI 的成像應(yīng)用提供全方位的支持組件，包括來自 Microchip、Lattice 和 Quicklogic 的一系列用于 AI 后端的 FPGA 產(chǎn)品 |
