用于新興HMI與MEI應(yīng)用的新型成像器解決方案

　　新興HMI與MEI應(yīng)用需要低成本、具有大批量生產(chǎn)特性以及先進(jìn)功能的新型成像器。本文結(jié)合Micron公司的CMOS圖像傳感器MT9V022對(duì)這種成像器的應(yīng)用以及新特性進(jìn)行了討論。

　　在過去25年里，圖像傳感器主要用于機(jī)器視覺等機(jī)器－機(jī)器交互（MMI）應(yīng)用，或者用于替代膠片的應(yīng)用，如攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)或手機(jī)相機(jī)。高端圖像傳感器適用于MMI產(chǎn)品，而成本較低的消費(fèi)級(jí)圖像傳感器則主要用于產(chǎn)生吸引人眼球的圖像。隨著高端MMI應(yīng)用對(duì)產(chǎn)品性能、速度和價(jià)格要求的提高， DSP 處理能力和圖像傳感器性能的巨大差異以及產(chǎn)品質(zhì)量、價(jià)格上的兩極分化，正繼續(xù)加大這兩個(gè)市場(chǎng)之間的距離。但是，新型人－機(jī)交互（HMI）與機(jī)器－環(huán)境交互（MEI）應(yīng)用的出現(xiàn)，需要結(jié)合了低端產(chǎn)品的低成本、大批量生產(chǎn)特性與高端產(chǎn)品的眾多先進(jìn)功能的圖像傳感器。這為HMI及MEI應(yīng)用的圖像傳感器創(chuàng)造出一個(gè)中間地帶，并提供一個(gè)機(jī)遇以便能將這些成像器與正在推出的功能更強(qiáng)大、成本更低的新型DSP相結(jié)合。

　　圖1：NIR條件下CCD與CMOS圖像質(zhì)量的對(duì)比，Micron開發(fā)出在85°C時(shí)的暗電流小于10（飽和信號(hào)的成像器。）

　　高端傳感器領(lǐng)域：大多數(shù)機(jī)器視覺應(yīng)用利用攝像機(jī)控制MMI。在工廠，時(shí)間就是金錢，各種機(jī)器必須能盡可能快地協(xié)同工作。用于MMI的高速成像器一般以數(shù)百到數(shù)千幀/秒（fps）的速度工作，當(dāng)以這種速度工作時(shí)，用于收集光的時(shí)間很短，為解決光通量減少的問題，通常需要高強(qiáng)度照明，而為獲得精確的圖像，傳感器必須具有12μm至25μm的像素尺寸以及比消費(fèi)類應(yīng)用更寬的動(dòng)態(tài)范圍。

　　低端傳感器領(lǐng)域：對(duì)適合大批量應(yīng)用的消費(fèi)級(jí)成像器而言，價(jià)格是一個(gè)關(guān)鍵的考慮因素，并因此推動(dòng)消費(fèi)級(jí)成像器在能產(chǎn)生可打印成清晰照片的圖像的同時(shí)，其像素尺寸也持續(xù)減小?，F(xiàn)在，用于膠片替代應(yīng)用的消費(fèi)類傳感器具有2μm至6μm大小的像素，這么小的像素要求很低的噪聲基底，以產(chǎn)生可接受的圖像。圖像質(zhì)量以是否能吸引人的眼球來判斷，在給定標(biāo)準(zhǔn)和顯示限制的情況下，通常每個(gè)色彩通道有8位數(shù)據(jù)就足夠。在速度方面，膠片替代應(yīng)用通常不需要捕捉被人感覺為“實(shí)時(shí)”的圖像（速度為24fps至30fps）。

　　HMI與MEI應(yīng)用很少需要捕捉速度超過100fps的圖像。一般來說，大多數(shù)應(yīng)用的圖像速度都等于或稍微超過被人感覺為“實(shí)時(shí)”的速度。