對(duì)圖像傳感器的認(rèn)識(shí)誤區(qū)：傳感器類(lèi)型
2023-6-19 來(lái)源： 安森美智能感知事業(yè)部 作者：Geoff Ballew
如今，攝像頭已隨處可見(jiàn)，工廠、車(chē)輛、公共建筑、街道……其數(shù)量還在不斷增多。大部分?jǐn)z像頭依靠圖像傳感器將場(chǎng)景中的光線轉(zhuǎn)換為電子圖像，因而推升了對(duì)圖像傳感器的需求。但圖像傳感器種類(lèi)繁多，功能特性各不相同，設(shè)計(jì)人員需要熟悉不同傳感器的不同功能特性，才能為特定應(yīng)用選擇合適的攝像頭。
乘用車(chē)攝像頭搭載量激增，有些豪華車(chē)型甚至配有十幾個(gè)攝像頭。汽車(chē)制造商需要添加更多傳感器以提升安全性，還需考慮每個(gè)攝像頭的經(jīng)濟(jì)成本和占用空間，這為其帶來(lái)了挑戰(zhàn)。于是，汽車(chē)制造商開(kāi)始尋找解決方案，希望用一個(gè)攝像頭捕獲同時(shí)針對(duì)人眼視覺(jué)和機(jī)器視覺(jué)優(yōu)化的圖像。人眼視覺(jué)與機(jī)器視覺(jué)所適用的圖像質(zhì)量存在區(qū)別，需要權(quán)衡取舍，因此實(shí)施這一方法同樣難度不小。
人眼視覺(jué)
人眼視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)像素間亮度強(qiáng)弱差異的感知與機(jī)器視覺(jué)算法不同。人眼對(duì)亮度的感知是非線性的，也就是說(shuō)，如果所在環(huán)境中光子數(shù)量增加一倍，眼睛感知到的亮度也只增加了一倍。這需要調(diào)整用于人眼視覺(jué)的攝像頭圖像以對(duì)應(yīng)其動(dòng)態(tài)范圍，從而將人眼感知的較亮區(qū)域和較暗區(qū)域的細(xì)節(jié)充分放大。此外，我們對(duì)一般顏色和 LED 光源的閃爍十分敏感（這一問(wèn)題日益普遍），因此如果攝像頭導(dǎo)致顏色失真，即使圖像清晰且其他方面的質(zhì)量很高，也會(huì)影響人類(lèi)的視覺(jué)體驗(yàn)。對(duì)于后視攝像頭等輔助駕駛的被動(dòng)安全系統(tǒng)，駕駛員也比機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槿绻麍D像有缺，駕駛員會(huì)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，而此時(shí)無(wú)需依賴(lài)攝像頭。雖然這不會(huì)引發(fā)重大安全事故，但攝像頭喪失用處也會(huì)帶來(lái)不便，因此，駕駛員不會(huì)依賴(lài)攝像頭圖像，而是更多地進(jìn)行主動(dòng)判斷。
機(jī)器視覺(jué)
與人眼視覺(jué)不同，使用機(jī)器視覺(jué)的自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)查看圖像中每個(gè)像素的數(shù)字值，因此其對(duì)光子數(shù)呈線性反應(yīng)。與用于人眼視覺(jué)的圖像不同，因此必須調(diào)整以輸出對(duì)應(yīng)于測(cè)量像素值的圖像。此外，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)必須經(jīng)過(guò)編程或采用特殊的錯(cuò)誤檢測(cè)硬件才能檢測(cè)出圖像缺陷。缺少該硬件的系統(tǒng)可能無(wú)法正常工作，且不會(huì)告知駕駛員其功能已受損或無(wú)法運(yùn)行。對(duì)于像自動(dòng)緊急制動(dòng)這樣的主動(dòng)安全系統(tǒng)，如果出現(xiàn)故障，誤報(bào)將導(dǎo)致系統(tǒng)在無(wú)碰撞危險(xiǎn)時(shí)實(shí)施制動(dòng)，而漏報(bào)會(huì)使系統(tǒng)在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)完全失靈，從而造成嚴(yán)重的后果。如果駕駛員使用此類(lèi)輔助系統(tǒng)，則需要顯示信息來(lái)指示其功能不全，但可能無(wú)法發(fā)出功能受損的警告。部分系統(tǒng)會(huì)提醒駕駛員其功能受損或“不可用”，它們通常依賴(lài)特殊的硬件功能來(lái)檢測(cè)傳感器中的錯(cuò)誤或故障。此類(lèi)功能須遵循汽車(chē)安全完整性等級(jí) (ASIL) 等相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，支持 ASIL 的傳感器將具有檢測(cè)和報(bào)告故障的功能，可提高安全性。以上就是用于機(jī)器視覺(jué)的傳感器與用于人眼視覺(jué)的傳感器需要進(jìn)行不同配置的兩個(gè)原因。
120 度視場(chǎng)傳感器 RYYCy 圖像，經(jīng)過(guò)彩色處理
使用單個(gè)攝像頭實(shí)現(xiàn)觀察和感知的傳感器解決方案
好消息是，部分傳感器已具備同時(shí)適用于人眼和機(jī)器視覺(jué)的出色功能，且可進(jìn)行優(yōu)化并輸出兩路同步數(shù)據(jù)流，助力工程師設(shè)計(jì)可同時(shí)用于人眼和機(jī)器視覺(jué)功能的攝像頭系統(tǒng)。這樣一來(lái)，汽車(chē)制造商只需在車(chē)內(nèi)的特定位置部署一個(gè)攝像頭，最大限度地減小占用空間并降低系統(tǒng)成本，獲得可針對(duì)兩種工作負(fù)載應(yīng)用優(yōu)化的圖像。
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