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内容
安森美半导体智能感知技术 推动汽车、机器视觉、边缘人工智能的发展
2019-07-10 08:59:54
来源:
安森美半导体
图像传感器、深度感知、传感器融合,是感知未来发展的三个趋势,而
汽车
、机器视觉、边缘
人工智能
(Edge
AI
)是智能感知最聚焦的3大应用市场。安森美
半导体
是全球唯一一家提供完整感知模式及方案的公司,包括超声波、成像、毫米波雷达、激光雷达(LiDAR)及传感器融合等,且技术领先行业并持续创新,是至关重要三大应用领域成像方案的市场领袖,致力于提供超越人眼的视觉。
汽车
智能感知方案为迈向自动驾驶铺平道路
驾驶员的视线范围一般只能覆盖前方180度,加上余光,可能超过200度,而融合图像传感器、超声波、雷达、LiDAR的
汽车
具有360度感知能力。目前启用自动驾驶的车辆配备9个(以后可能达到20个)图像传感器、 10个雷达、至少2个超声波,将来也会配置至少1个LiDAR。另外,驾驶员可能会有几毫秒的精力分散情况,而智能感知可以全时候地跟踪、检测和计算,比驾驶员更强。
安森美
半导体
全面的
汽车
智能感知阵容打破了行业间的壁垒,满足客户全方位需求。
作为
汽车
图像传感器全球领袖,安森美
半导体
的市场份额全球称冠,提供感知+视觉的整体方案,是唯一具备
汽车
所有摄像机种类的供应商,完整的产品平台从130万像素至1200万像素,通用的高动态范围(HDR)和抑制LED闪烁(LFM)的传感器架构满足需求,且具备10多年
汽车
ADAS方案技术领先的经验。另外,公司的Clarity+选项配置实现感知与人类视觉同步,是一个摄像机提供视觉和感知系统集成的技术,并且符合第4代ISO26262功能安全标准(
汽车
安全完整性级别ASIL C级),其世界首颗含网络安全的图像传感器已量产。
最大化动态范围至关重要
高动态范围(HDR)指一个图片上亮和暗的比差。在
汽车
应用中,最大化动态范围至关重要。典型场景如隧道或夜间行车,HDR有助于机器视觉或
人工智能
识别/判断细节,提升安全性。安森美
半导体
成像方案的HDR达140 dB,高过竞争对手的120 dB。
LFM技术解决LED闪烁
LFM对整车厂是非常大的挑战。因为LED在闪烁时,频率都不一样。如果摄像机的频率和红绿灯的频率不吻合就捕捉不到信号。安森美
半导体
的LFM技术可以在获取信号后从软件分析延迟(Latency)和功耗,从传感器硬件上直接解决问题。
Clarity+实现感知与人类视觉同步
安森美
半导体
的核心技术Clarity+实现感知与人类视觉同步。现在市场上人工视觉使用一个相机,机器视觉使用另外一个相机。而一个使用安森美
半导体
的相机既能做到机器视觉信号又能提供人工视觉信号。
NIR+提高近红外灵敏度
汽车
在夜间行驶时对近红外的要求非常高。安森美
半导体
的近红外+(NIR+)像素技术增加约4倍的近红外灵敏度,可确保信号捕捉的全面,提升信号清晰度,还可省电。
全局快门全球第一
曾主要用于工业扫描的全局快门技术也会应用到
汽车
上,特别是在驾驶员疲劳监控方面。安森美
半导体
在全局快门领域是全球第一。
自动驾驶的首要关键是功能安全
图像传感器本身的线路失效可能出现短路、信号削弱等问题,安森美
半导体
将8000多种失效模式注入
芯片
以鉴别
芯片
的可信度,从而确保功能安全。所谓功能安全指元器件的线路可自检以提供完整、准确的信息,和路况没有任何关系。此外,还专门开发了安全手册供客户参考。
汽车
图像感知发展方向
汽车
图像传感器市场在迅速增长,主要应用于先进驾驶辅助系统(ADAS)、舱内摄像机、视觉摄像机、摄像机监控系统(CMS)乃至自动驾驶。一些大型卡车用CMS取代车镜可减小挡风阻力,节省5-10%的能源。未来
汽车
图像感知发展方向主要包括:
1. 车外的人工视觉,包括环视、后视,这是供人看的;
2. 车外的机器视觉,包括ADAS、自动驾驶;
3. 舱内监控在迅速扩展,包括驾驶员疲劳监控、疾病检测、情绪/生理检测,安全气囊精准调整、人机互动(Human Machine Interaction)、虹膜识别(Iris Detection)和人脸识别等。人机互动,包括手势识别功能,如调整舱内温度、听广播、打电话等都可以用手势来操作。除了对驾驶员的监控,还有对乘员的监控,如机器人出租车(robot taxi)的很多功能都需要舱内监控,包括安全带提醒、儿童在场检测、物体检测和宠物检测等。这都是未来自动驾驶要涉及到的一些应用。
自动驾驶毫米波雷达融合
随着L2、L3、L4和全自动驾驶的需求增长,长、中、短距毫米波雷达随着其成本降低需求量越来越多,在
汽车
上的应用也会越来越多。安森美
半导体
的NR4401是市场首款具4个同步收发器Tx的产品,能以单个器件支持短/长距,减少物料单(BOM)器件数,降低成本,可灵活配置和扩展。
LiDAR和成像的融合
安森美
半导体
的FuseOne是目前市场上首款达到车规的LiDAR。它结合200万像素
汽车
级传感器和基于8x2 硅光电倍增管(SiPM)的闪光LiDAR,由于不需要机械式的雷达扫描,将成本从市面上的上万美金降至几百美金,从而使固态雷达成为现实。
汽车
生态系统合作伙伴
建立
汽车
生态系统合作伙伴关系非常重要。安森美
半导体
积极与
汽车
相关的友商、供应商建立合作生态系统,确保产品、产品线路图能对接及产品概念能契合,公司目前已与50多家端到端图像方案合作伙伴建立了紧密的联系。
增长的机器视觉市场
在
人工智能
兴起的浪潮下,工业机器视觉和Edge
AI
越来越受重视。除了传统工厂自动化、智能化工厂,机器视觉还越来越多地用于智能交通、新零售、智能楼宇/家居、机器人、增强现实/虚拟现实/可穿戴、安防/监控等领域。随着
人工智能
对像素分辨、理解和判断能力需求的提升,图像传感器对于像素识别要求也越来越高。
安森美
半导体
同时具备CMOS和 CCD图像传感器技术,凭借全方位的产品阵容及领先的产品性能优势,成为工业机器视觉的领袖。
XGS系列在机器视觉领域遥遥领先
在机器视觉领域,安森美
半导体
的竞争优势有产品范围、尺寸、帧速、性价比、性能及应用支援。公司推出的曾轰动业界的PYTHON系列仅需2块PCB就能支持从VGA到2500万像素的8种分辨率,为要求严格的工业应用提供高性能成像和简化的升级。现在的XGS系列则比PYTHON系列进一步提升性能,具备高带宽、低功耗架构,采用3.2微米全局快门CMOS设计,降低了设计尺寸,提供高性能、低噪声。同时,一个摄像机可以支持多种分辨率和不同的像素功能,可快速灵活扩展,是工厂自动化、智能交通系统(ITS)、广播成像、智能零售、机器人等应用的理想选择。更为重要的是,XGS系列是目前市场上唯一在29×29mm设计尺寸内达到1600万像素的产品。
最新的XGS45000是4500万像素全局快门传感器,高速,低功耗(<3 W),支持60 fps 8k 视频,只需一个摄像头一次曝光、一次采样就能清晰地看清目标的所有细节,用于机器视觉和高端安防极具优势。
K
AI
-50140 CCD图像传感器:结合高分辨率和高图像均匀性
K
AI
-50140是一款超高分辨率(5000万像素)CCD图像传感器,纵横比2.18:1,匹配现代智能手机显示屏,提供世界一流的图像均匀性和成像质量,实现更高效的智能手机显示屏检测,可扩展到重要的检测、监控应用如关键的生产线终端检测(平板检测)、广域监控、航拍等,可利用现有摄像机设计以简化升级。
应对边缘设备更智能、更低功耗的需求
物联网
(IoT)将涉及大量的边缘设备,需要由FOG节点将处理后的数据进行聚合,进而发送到云端,然后从云端再发送最终的指令经由FOG到边缘设备。未来边缘设备的激增及添加
人工智能
(
AI
)进行分析处理的特征,要求尽可能降低功耗和更智能。
AR0430
/
AR0431
为IoT设计,可很好地应对这需求,仅需不到70 mW就能提供400万像素、30 fps输出,其功率可扩展,在1fps时功耗不到8 mW。
安森美
半导体
目前正开发下一代用于Edge
AI
的传感器,含运动检测功能,可自动唤醒,以卷帘快门的成本实现相当于全局快门的功能,帧速达250fps,功耗超低,在30fps输出时为17 mW,1fps输出时不到2.5 mW,尺寸小到可隐藏,还采用NIR+技术,确保有效的夜间成像,典型应用是家中的监控摄像机。
Super Depth深度映射技术
智能机器人需要具有空间感,不能只是平面上的感知,还要感知周围的深度。目前深度映射有立体视觉、结构光、飞行时间(TOF)、Super Depth和雷达五种技术。安森美
半导体
的Super Depth技术同步单个传感器的深度及彩色图像,无需任何补光,适用于服务机器人、家用机器人感知周围的深度。
SPAD 阵列 LiDAR / ToF 提供高精准深度
安森美
半导体
将把图像传感技术融合到LiDAR的开发上,把激光雷达矩阵化,变成图像。Pandion是安森美
半导体
新推出的单一光电雪崩二极管(SPAD)阵列LiDAR,具有上百万、上亿的感光增益,是矩阵型的。固态光源Flash可感知三米内的深度,扫描式的波速控制 (Beam Steering),则能感知到100米左右的深度。因为它采用了矩阵型感光点,形成400×100的矩阵。区别于传统的点云(point cloud),Pandion已形成了图像。0.1 lux的环境光肉眼几乎看不到,但是通过Super Depth技术就可看到。
总结
安森美
半导体
是全球唯一一家提供全方位智能感知方案的供应商,包括超声波、 成像、毫米波雷达、LiDAR和传感器融合,是
汽车
自动驾驶、工业机器视觉、Edge
AI
等至关重要领域成像方案的市场领袖,凭借技术领先、悠久的创新传统和持续投入走在行业的前端,并积极开发生态系统。同时深耕中国市场,汇集专业技术和销售人才服务客户。
关键词:
边缘计算
机器视觉
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