2018年11月01日 | 增强工业摄像机设计灵活性—X-Class CMOS图像传感器

2018-11-01

机器视觉，好比机器的眼睛，可实现捕获、分析图像并根据图像中的信息作出决策。医疗成像、军事侦察领域以及新兴的机器人技术、人工智能(AI)推动着机器视觉市场高速增长。据调研机构Yole Development，自动化、智能交通系统（ITS）、条码扫描和视觉分析等细分市场在2012-2022年的平均年复合增长率约9%。在中国制造2025计划的刺激和不断增加的生产力需求的驱动下，中国对自动化的投资是世界其它地区的3倍。同时，自动化在向嵌入式视觉、AI、深度、3D、超光谱、深紫外光等趋势演进。

安森美半导体具备40多年的成像经验，以34%的市场份额称冠全球工业成像市场，公司的X-Class CMOS图像传感器平台具备业界领先的像素尺寸及卓越的光学性能、更快帧速率、更低功耗、多种速度等级、简化设计等竞争优势，解决机器视觉市场需要分辨率高、图像质量优、能效高且能根据不同需求匹配速度等级的图像传感器的关键市场需求，缩短设计时间，简化设计流程和供应链。

安森美半导体具备无与伦比的成像产品和成像技术

安森美半导体是唯一能同时提供工业级CCD和CMOS像素设计的供应商，无论是产品还是技术在工业成像领域都可说无与伦比，图像传感器阵容广泛，分辨率从VGA到5000万像素，像素尺寸从3.2 um到24 um，成像对角线从3.8 mm到70 mm，并具备电子倍增、系统单芯片(SOC)集成、专有的色彩滤波阵列(CFA)配置、高速输出架构、定制设计能力等广博的成像技术基础。

X-Class平台使单一摄像机设计支持多种分辨率和像素

最初的摄像机设计，设计人员使用每一款图像传感器都需从零开始设计开发，耗时费力成本高。后来，安森美半导体推出PYTHON系列，仅需2块PCB就能支持该系列中的所有八种分辨率（从VGA到25 Mp）。

而X-Class图像传感器平台是PYTHON系列的更进一步演进，通过在同一图像传感器框架内支持多种CMOS像素架构，实现摄像机设计的新维度。这让单一摄像机设计不仅能支持多种产品分辨率，还能支持不同的像素功能，无论是全局快门、卷帘快门、高动态范围，还是其他不同的功能，例如在给定的光学尺寸以牺牲分辨率换取更高成像灵敏度的更大像素，以及优化设计可实现低噪声工作以增加动态范围等等。通过通用的高带宽、低功耗接口来支持不同的像素架构，摄像机制造商可充分利用现有的零件库存并加快新摄像机设计的面市时间，降低设计成本和风险。

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图1：X-Class 平台—— 演进的设计功能

X-Class 平台的首两款器件：XGS 8000和XGS 12000

X-Class系列产品中的首两款器件是XGS 12000和XGS 8000，基于先进的3.2 um全局快门CMOS像素，具备卓越的成像性能、高图像均匀性和低噪声等特性，为机器视觉、智能交通系统和广播成像等应用提供高性能成像功能。

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图2：XGS 12000

XGS 12000以1英寸光学格式提供1200万像素（4096 x 3072像素）分辨率，为现代机器视觉和检测应用提供所需的成像细节和性能。该器件提供两种速度等级：一种是通过提供高达每秒90帧（fps）的全分辨率速度，充分利用10GigE接口；另一种更低价格版本则以全分辨率提供27 fps，与USB 3.0计算机接口的可用带宽保持一致。

XGS 8000以1/1.1英寸光学格式提供4k/UHD（4096 x 2160像素）分辨率，也提供两种速度等级（130和75 fps），使这一器件成为广播应用的理想选择。

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表1：多速度等级、接口匹配不同应用需求

两款器件的封装尺寸均结合低散热，是X-Class接口的低电压、低功耗架构所造就的，能够完全兼容紧凑的29 x 29 mm2摄像机设计。

首两款像素：3.2 um全局快门

随着分辨率的上升，若像素尺寸不变，那么图像传感器芯片尺寸必然会越做越大，与其适配的镜头价格昂贵，这会增加整体成本。因而市场需要减小像素尺寸。而XGS 8000和XGS 12000基于3.2 um全局快门CMOS像素，能在同样的光学尺寸下提高分辨率，且先进的像素设计确保不会因像素更小而影响图像品质，甚至提供更优的性能。

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表2：与PYTHON 12k相比，XGS 12000像素尺寸减小但图像质量更优

此外，在机器视觉应用中，成像目标通常都是处于运动状态，若采用卷帘快门，其逐行曝光的方式可能会产生运动拖影，而XGS 8000和XGS 12000采用全局快门设计，所有像素点于同一时间捕获影像数据，从而确保捕获移动物体而无运动伪影。

完整的评估套件支持设计人员的摄像机新设计

安森美半导体提供评估套件支持完整的器件评估，包括静态图像、视频捕获、感兴趣区域读取及自定义测试功能的配置等，以帮助设计人员开发结合全新图像传感器的摄像机新设计。

总结

随着机器视觉检测和工业自动化等工业成像应用的需求持续推进，针对这一不断增长市场的图像传感器的设计和性能也必须不断演进。安森美半导体是全球领先的成像芯片供应商，也是唯一同时具备工业级CCD和CMOS技术的唯一供应商，全面的产品线适用于不同应用场景，且产品具有高分辨率、高帧率、低噪声、小尺寸、低功耗等优势。公司最新推出的X-Class CMOS平台，使单一摄像机设计支持多种分辨率和像素，增强工业摄像机设计灵活性，简化供应链物流，加快设计进程，平台首两款器件采用先进的3.2 um全局快门CMOS像素，并提供多种速度版本，满足机器视觉、ITS和广播成像等不同应用所需的性能和成像功能，在性能、能效、时间和成本等多方面为摄像机制造商带来明显的竞争优势。

X-Class

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