計算機視覺作為一種人工智能的基礎(chǔ)技術(shù)應(yīng)用，使用場景多樣，市場潛力巨大。而計算機視覺又與傳感器密切相關(guān)，只有經(jīng)過傳感器對環(huán)境信息的采集，才能進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、處理以及后續(xù)的推理判斷與執(zhí)行。近日，意法半導(dǎo)體(ST)舉辦線上媒體溝通會，與會嘉賓在對人工智能時代傳感器的技術(shù)發(fā)展與市場應(yīng)用進行介紹時指出，計算機視覺將加速全局快門傳感器的應(yīng)用。
計算機視覺應(yīng)用于四大場景
計算機視覺是人工智能領(lǐng)域的一個重要分支，其可以讓計算機等智能設(shè)備從圖像、視頻以及其他視覺輸入的數(shù)據(jù)庫中提取有意義的信息，并對這些數(shù)據(jù)進行處理，進而采取行動。目前，計算機視覺在生產(chǎn)生活當中已有了很多實際應(yīng)用，比如智能手機中的面部識別技術(shù)就已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于屏幕解鎖和電子支付等方面。
根據(jù)意法半導(dǎo)體亞太區(qū)影像事業(yè)部技術(shù)市場經(jīng)理林國志的介紹，計算機視覺的應(yīng)用場景大致可以歸納為四大類：首先是深度感應(yīng)，主要用于面容識別、3D掃描等場景。這類應(yīng)用場景大致通過兩個全局快門傳感器搭建一組雙目攝像頭系統(tǒng)，或者使用一個全局快門傳感器搭建結(jié)構(gòu)光攝像頭系統(tǒng)。
其次是生物識別，主要是采集人體各個部位的信息并用于身份識別，除人臉識別之外，還包括手勢檢測、指紋識別、虹膜識別等。
再次是增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實和混合現(xiàn)實等應(yīng)用場景，包括6DoF(六個自由度追蹤)和SLAM(同步定位與地圖構(gòu)建)。6DoF主要針對頭部行為，當用戶戴上VR頭顯設(shè)備后就會得到6D感知能力，頭部可以做出左右、上下、前后六個角度的動作。當用戶需要掌握自己所處房間狀況時，則可以通過SLAM發(fā)揮作用。此外，使用VR/AR設(shè)備還可以進行生物識別，比如手勢檢測或者手勢追蹤。在這種場景下，設(shè)備可以通過用戶的一個手勢，識別出該行為的目的，比如用戶在做一場演講時，通過一個手勢就可以自動翻到下一頁或者翻回到首頁，或者通過手勢實現(xiàn)鼠標的單擊和雙擊。
最后一類應(yīng)用場景是機器人與工業(yè)控制，如無人機和掃地機器人等。這些設(shè)備在使用過程中要避免相互碰撞，就需要具有物體檢測和場景分析能力。而在這些應(yīng)用場景中，傳感器都可以發(fā)揮關(guān)鍵作用。
全局快門與卷簾快門各具優(yōu)勢
由于計算機視覺的應(yīng)用場景與一般用途的攝像頭不同，并不注重靜態(tài)圖像的捕捉與色彩渲染，因此智能手機與監(jiān)控攝像頭等設(shè)備中日常搭配使用的卷簾快門傳感器并不適用。林國志介紹，從拍攝角度劃分，圖像傳感器可以分為全局快門與卷簾快門兩大類型。
人們?nèi)粘＝佑|的多數(shù)攝像頭，大都采用卷簾快門傳感器，比如智能手機的主攝像頭和自拍攝像頭，樓宇中安裝的監(jiān)控攝像頭以及數(shù)碼相機中大都采用卷簾快門技術(shù)。因為這些應(yīng)用場景都需要捕捉彩色圖像，需要相當高的分辨率。卷簾快門的設(shè)計目的正是為了捕捉靜態(tài)圖像和視頻拍攝，需要非常高的分辨率和顏色處理能力。
問題在于，計算機視覺當中采用卷簾快門傳感器都是逐行拍攝圖像的，整個圖像只有一幀。如果拍攝對象是車輛這樣的快速移動物體，圖像就有可能發(fā)生扭曲，無法顯示拍攝對象原始形態(tài)，使得機器無法判斷不同圖像中的車輛是不是同一輛車，也就無法用于計算機視覺的處理。
全局快門的原理則不同，其拍攝時間非常短，只要拍攝對象不是快速移動的物體，成像效果就非常準確，因此更加適用于計算機視覺。隨著計算機視覺在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用快速鋪開，也將促進全局快門傳感器的發(fā)展。
意法半導(dǎo)體亞太區(qū)影像事業(yè)部技術(shù)市場高級經(jīng)理張程怡表示，目前全局快門傳感器在消費性電子和汽車領(lǐng)域的應(yīng)用勢頭非常猛。消費性電子上應(yīng)用最典型的就是人臉識別，無論智能門鎖、門禁管制，還是電子支付都已開始采用。汽車領(lǐng)域的主要應(yīng)用場景是駕駛者的監(jiān)控和對乘客監(jiān)控。此外，全局快門傳感器在機器人、繪制地圖、AR/VR等領(lǐng)域的發(fā)展勢頭也不錯。
在談到全球快門是不是會全面取代卷簾快門傳感器時，張程怡認為，兩者各有優(yōu)勢。在拍攝靜態(tài)照片或視頻時卷簾快門的像素更小、解析度更高，在用于手機主攝像頭等設(shè)備中更具優(yōu)勢，但全局快門在計算機視覺這類識別動態(tài)影象方面更有優(yōu)勢。卷簾快門的畫點大概在1.1微米以下，而全局快門通常在2.2微米以上，單僅畫點尺寸上，兩者就代表了不同的應(yīng)用領(lǐng)域。基于此，也可看出全局快門傳感器的技術(shù)發(fā)展趨勢像素尺寸持續(xù)縮小，畫點持續(xù)變多，功耗優(yōu)化。
目前，意法半導(dǎo)體消費和工業(yè)用全局快門圖像傳感器已推出VD55G0 40萬像素和VD56G3 150萬像素兩款產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在940nm處具有最高的量子效率，拍攝性能穩(wěn)健；正方形傳感器的分辨率與鏡頭最佳匹配，適合旋轉(zhuǎn)拍攝使用場景；拍攝時間很短，降低系統(tǒng)功耗，能夠在確保準確成像的同時降低系統(tǒng)功耗。
（文章來源：中國電子報）
