嵌入式机器视觉概念和技术

来源:搜狐郎瑞志科

嵌入式机器视觉系统包含整个信号链,其从所选择的成像传感器接收光子到系统输出。系统输出是指处理或未处理的图像或从图像中提取并提供给下游系统的信息。当然,嵌入式系统架构师负责根据系统要求确保端到端性能。首先,您需要熟悉您希望系统运行的电磁频谱和频谱域。人眼只能看到390nm(蓝光)和700nm(红光)波长之间的光谱,这通常被称为可见光谱;成像装置可以捕获更宽波长的图像,包括所使用的技术,包括X射线,紫外线,红外线和可见光谱。在近红外光谱及以下,我们可以使用电荷耦合器件(CCD)或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器(CIS);在红外光谱中,需要专用的红外探测器。红外光谱范围需要专用传感器,部分原因是芯片成像器(如CCD或CIS)所需的激发能量。这些器件通常需要1eV的光子能量来激发电子。然而,在红外范围内,光子能量在1.7eV和1.24meV之间,因此红外成像器应基于HgCdTe或InSb。这些器件需要较低的激发能量,并且通常与CMOS读出IC(即ROIC)结合使用以控制和感测传感器。

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两种最常见的探测器技术是CCD和CIS

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电荷耦合器件被认为是模拟器件,因此将它们集成到数字系统中需要使用片外ADC并在所需的模拟电压电平下生成时钟。每个像素存储由光子产生的电荷。在大多数情况下,像素以2D阵列排列以形成多行,每行包含多个像素。当读出CCD时,每条线通过线传输并行传输到读寄存器,并且每条线通过读寄存器串行读出。在该寄存器读出期间,电荷被转换为电压。 CMOS成像传感器可实现更紧密的集成,允许ADC,偏置和驱动器电路集成在同一芯片上。这极大地降低了系统集成要求并增加了CIS设计的复杂性。 CIS的核心是有源像素传感器(APS),其中每个像素包含光电二极管和读出放大器,因此与CCD不同,CIS可以读取阵列中的任何像素地址。虽然大多数嵌入式视觉使用CIS设备,但CCD仍然用于性能至关重要的高端研究应用中。