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安森美半導(dǎo)體智能感知技術(shù)推動(dòng)汽車(chē)、機(jī)器視覺(jué)、邊緣人工智能的發(fā)展

本文作者：安森美半導(dǎo)體點(diǎn)擊： 2019-07-18 09:16

前言：

圖像傳感器、深度感知、傳感器融合，是感知未來(lái)發(fā)展的三個(gè)趨勢(shì)，而汽車(chē)、機(jī)器視覺(jué)、邊緣人工智能(Edge AI)是智能感知最聚焦的3大應(yīng)用市場(chǎng)。安森美半導(dǎo)體是全球唯一一家提供完整感知模式及方案的公司，包括超聲波、成像、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)(LiDAR)及傳感器融合等，且技術(shù)領(lǐng)先行業(yè)并持續(xù)創(chuàng)新，是至關(guān)重要三大應(yīng)用領(lǐng)域成像方案的市場(chǎng)領(lǐng)袖，致力于提供超越人眼的視覺(jué)。

汽車(chē)智能感知方案為邁向自動(dòng)駕駛鋪平道路
駕駛員的視線范圍一般只能覆蓋前方180度，加上余光，可能超過(guò)200度，而融合圖像傳感器、超聲波、雷達(dá)、LiDAR的汽車(chē)具有360度感知能力。目前啟用自動(dòng)駕駛的車(chē)輛配備9個(gè)（以后可能達(dá)到20個(gè)）圖像傳感器、 10個(gè)雷達(dá)、至少2個(gè)超聲波，將來(lái)也會(huì)配置至少1個(gè)LiDAR。另外，駕駛員可能會(huì)有幾毫秒的精力分散情況，而智能感知可以全時(shí)候地跟蹤、檢測(cè)和計(jì)算，比駕駛員更強(qiáng)。

安森美半導(dǎo)體全面的汽車(chē)智能感知陣容打破了行業(yè)間的壁壘，滿(mǎn)足客戶(hù)全方位需求。

作為汽車(chē)圖像傳感器全球領(lǐng)袖，安森美半導(dǎo)體的市場(chǎng)份額全球稱(chēng)冠，提供感知+視覺(jué)的整體方案，是唯一具備汽車(chē)所有攝像機(jī)種類(lèi)的供應(yīng)商，完整的產(chǎn)品平臺(tái)從130萬(wàn)像素至1200萬(wàn)像素，通用的高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)和抑制LED閃爍(LFM)的傳感器架構(gòu)滿(mǎn)足需求，且具備10多年汽車(chē)ADAS方案技術(shù)領(lǐng)先的經(jīng)驗(yàn)。另外，公司的Clarity+選項(xiàng)配置實(shí)現(xiàn)感知與人類(lèi)視覺(jué)同步，是一個(gè)攝像機(jī)提供視覺(jué)和感知系統(tǒng)集成的技術(shù)，并且符合第4代ISO26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)（汽車(chē)安全完整性級(jí)別ASIL C級(jí)），其世界首顆含網(wǎng)絡(luò)安全的圖像傳感器已量產(chǎn)。

最大化動(dòng)態(tài)范圍至關(guān)重要
高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)指一個(gè)圖片上亮和暗的比差。在汽車(chē)應(yīng)用中，最大化動(dòng)態(tài)范圍至關(guān)重要。典型場(chǎng)景如隧道或夜間行車(chē)，HDR有助于機(jī)器視覺(jué)或人工智能識(shí)別/判斷細(xì)節(jié)，提升安全性。安森美半導(dǎo)體成像方案的HDR達(dá)140 dB，高過(guò)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的120 dB。

LFM技術(shù)解決LED閃爍
LFM對(duì)整車(chē)廠是非常大的挑戰(zhàn)。因?yàn)長(zhǎng)ED在閃爍時(shí)，頻率都不一樣。如果攝像機(jī)的頻率和紅綠燈的頻率不吻合就捕捉不到信號(hào)。安森美半導(dǎo)體的LFM技術(shù)可以在獲取信號(hào)后從軟件分析延遲（Latency）和功耗，從傳感器硬件上直接解決問(wèn)題。

Clarity+實(shí)現(xiàn)感知與人類(lèi)視覺(jué)同步
安森美半導(dǎo)體的核心技術(shù)Clarity+實(shí)現(xiàn)感知與人類(lèi)視覺(jué)同步。現(xiàn)在市場(chǎng)上人工視覺(jué)使用一個(gè)相機(jī)，機(jī)器視覺(jué)使用另外一個(gè)相機(jī)。而一個(gè)使用安森美半導(dǎo)體的相機(jī)既能做到機(jī)器視覺(jué)信號(hào)又能提供人工視覺(jué)信號(hào)。

NIR+提高近紅外靈敏度
汽車(chē)在夜間行駛時(shí)對(duì)近紅外的要求非常高。安森美半導(dǎo)體的近紅外+（NIR+）像素技術(shù)增加約4倍的近紅外靈敏度，可確保信號(hào)捕捉的全面，提升信號(hào)清晰度，還可省電。

全局快門(mén)全球第一
曾主要用于工業(yè)掃描的全局快門(mén)技術(shù)也會(huì)應(yīng)用到汽車(chē)上，特別是在駕駛員疲勞監(jiān)控方面。安森美半導(dǎo)體在全局快門(mén)領(lǐng)域是全球第一。

自動(dòng)駕駛的首要關(guān)鍵是功能安全
圖像傳感器本身的線路失效可能出現(xiàn)短路、信號(hào)削弱等問(wèn)題，安森美半導(dǎo)體將8000多種失效模式注入芯片以鑒別芯片的可信度，從而確保功能安全。所謂功能安全指元器件的線路可自檢以提供完整、準(zhǔn)確的信息，和路況沒(méi)有任何關(guān)系。此外，還專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了安全手冊(cè)供客戶(hù)參考。

汽車(chē)圖像感知發(fā)展方向
汽車(chē)圖像傳感器市場(chǎng)在迅速增長(zhǎng)，主要應(yīng)用于先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、艙內(nèi)攝像機(jī)、視覺(jué)攝像機(jī)、攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(CMS)乃至自動(dòng)駕駛。一些大型卡車(chē)用CMS取代車(chē)鏡可減小擋風(fēng)阻力，節(jié)省5-10%的能源。未來(lái)汽車(chē)圖像感知發(fā)展方向主要包括：
1. 車(chē)外的人工視覺(jué)，包括環(huán)視、后視，這是供人看的；
2. 車(chē)外的機(jī)器視覺(jué)，包括ADAS、自動(dòng)駕駛；
3. 艙內(nèi)監(jiān)控在迅速擴(kuò)展，包括駕駛員疲勞監(jiān)控、疾病檢測(cè)、情緒/生理檢測(cè)，安全氣囊精準(zhǔn)調(diào)整、人機(jī)互動(dòng)（Human Machine Interaction）、虹膜識(shí)別(Iris Detection)和人臉識(shí)別等。人機(jī)互動(dòng)，包括手勢(shì)識(shí)別功能，如調(diào)整艙內(nèi)溫度、聽(tīng)廣播、打電話(huà)等都可以用手勢(shì)來(lái)操作。除了對(duì)駕駛員的監(jiān)控，還有對(duì)乘員的監(jiān)控，如機(jī)器人出租車(chē)（robot taxi）的很多功能都需要艙內(nèi)監(jiān)控，包括安全帶提醒、兒童在場(chǎng)檢測(cè)、物體檢測(cè)和寵物檢測(cè)等。這都是未來(lái)自動(dòng)駕駛要涉及到的一些應(yīng)用。

自動(dòng)駕駛毫米波雷達(dá)融合
隨著L2、L3、L4和全自動(dòng)駕駛的需求增長(zhǎng)，長(zhǎng)、中、短距毫米波雷達(dá)隨著其成本降低需求量越來(lái)越多，在汽車(chē)上的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越多。安森美半導(dǎo)體的NR4401是市場(chǎng)首款具4個(gè)同步收發(fā)器Tx的產(chǎn)品，能以單個(gè)器件支持短/長(zhǎng)距，減少物料單(BOM)器件數(shù)，降低成本，可靈活配置和擴(kuò)展。

LiDAR和成像的融合
安森美半導(dǎo)體的FuseOne是目前市場(chǎng)上首款達(dá)到車(chē)規(guī)的LiDAR。它結(jié)合200萬(wàn)像素汽車(chē)級(jí)傳感器和基于8x2 硅光電倍增管(SiPM)的閃光LiDAR，由于不需要機(jī)械式的雷達(dá)掃描，將成本從市面上的上萬(wàn)美金降至幾百美金，從而使固態(tài)雷達(dá)成為現(xiàn)實(shí)。

汽車(chē)生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴
建立汽車(chē)生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴關(guān)系非常重要。安森美半導(dǎo)體積極與汽車(chē)相關(guān)的友商、供應(yīng)商建立合作生態(tài)系統(tǒng)，確保產(chǎn)品、產(chǎn)品線路圖能對(duì)接及產(chǎn)品概念能契合，公司目前已與50多家端到端圖像方案合作伙伴建立了緊密的聯(lián)系。

增長(zhǎng)的機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)
在人工智能興起的浪潮下，工業(yè)機(jī)器視覺(jué)和Edge AI越來(lái)越受重視。除了傳統(tǒng)工廠自動(dòng)化、智能化工廠，機(jī)器視覺(jué)還越來(lái)越多地用于智能交通、新零售、智能樓宇/家居、機(jī)器人、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)/可穿戴、安防/監(jiān)控等領(lǐng)域。隨著人工智能對(duì)像素分辨、理解和判斷能力需求的提升，圖像傳感器對(duì)于像素識(shí)別要求也越來(lái)越高。

安森美半導(dǎo)體同時(shí)具備CMOS和 CCD圖像傳感器技術(shù)，憑借全方位的產(chǎn)品陣容及領(lǐng)先的產(chǎn)品性能優(yōu)勢(shì)，成為工業(yè)機(jī)器視覺(jué)的領(lǐng)袖。

XGS系列在機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先
在機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，安森美半導(dǎo)體的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)有產(chǎn)品范圍、尺寸、幀速、性?xún)r(jià)比、性能及應(yīng)用支援。公司推出的曾轟動(dòng)業(yè)界的PYTHON系列僅需2塊PCB就能支持從VGA到2500萬(wàn)像素的8種分辨率，為要求嚴(yán)格的工業(yè)應(yīng)用提供高性能成像和簡(jiǎn)化的升級(jí)。現(xiàn)在的XGS系列則比PYTHON系列進(jìn)一步提升性能，具備高帶寬、低功耗架構(gòu)，采用3.2微米全局快門(mén)CMOS設(shè)計(jì)，降低了設(shè)計(jì)尺寸，提供高性能、低噪聲。同時(shí)，一個(gè)攝像機(jī)可以支持多種分辨率和不同的像素功能，可快速靈活擴(kuò)展，是工廠自動(dòng)化、智能交通系統(tǒng)(ITS)、廣播成像、智能零售、機(jī)器人等應(yīng)用的理想選擇。更為重要的是，XGS系列是目前市場(chǎng)上唯一在29×29mm設(shè)計(jì)尺寸內(nèi)達(dá)到1600萬(wàn)像素的產(chǎn)品。

最新的XGS45000是4500萬(wàn)像素全局快門(mén)傳感器，高速，低功耗（<3 W），支持60 fps 8k 視頻，只需一個(gè)攝像頭一次曝光、一次采樣就能清晰地看清目標(biāo)的所有細(xì)節(jié)，用于機(jī)器視覺(jué)和高端安防極具優(yōu)勢(shì)。

KAI-50140 CCD圖像傳感器：結(jié)合高分辨率和高圖像均勻性
KAI-50140是一款超高分辨率（5000萬(wàn)像素）CCD圖像傳感器，縱橫比2.18:1，匹配現(xiàn)代智能手機(jī)顯示屏，提供世界一流的圖像均勻性和成像質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)更高效的智能手機(jī)顯示屏檢測(cè)，可擴(kuò)展到重要的檢測(cè)、監(jiān)控應(yīng)用如關(guān)鍵的生產(chǎn)線終端檢測(cè)(平板檢測(cè))、廣域監(jiān)控、航拍等，可利用現(xiàn)有攝像機(jī)設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)化升級(jí)。

應(yīng)對(duì)邊緣設(shè)備更智能、更低功耗的需求
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)將涉及大量的邊緣設(shè)備，需要由FOG節(jié)點(diǎn)將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合，進(jìn)而發(fā)送到云端，然后從云端再發(fā)送最終的指令經(jīng)由FOG到邊緣設(shè)備。未來(lái)邊緣設(shè)備的激增及添加人工智能(AI)進(jìn)行分析處理的特征，要求盡可能降低功耗和更智能。

AR0430/AR0431為IoT設(shè)計(jì)，可很好地應(yīng)對(duì)這需求，僅需不到70 mW就能提供400萬(wàn)像素、30 fps輸出，其功率可擴(kuò)展，在1fps時(shí)功耗不到8 mW。

安森美半導(dǎo)體目前正開(kāi)發(fā)下一代用于Edge AI的傳感器，含運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能，可自動(dòng)喚醒，以卷簾快門(mén)的成本實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于全局快門(mén)的功能，幀速達(dá)250fps，功耗超低，在30fps輸出時(shí)為17 mW，1fps輸出時(shí)不到2.5 mW，尺寸小到可隱藏，還采用NIR+技術(shù)，確保有效的夜間成像，典型應(yīng)用是家中的監(jiān)控?cái)z像機(jī)。

Super Depth深度映射技術(shù)
智能機(jī)器人需要具有空間感，不能只是平面上的感知，還要感知周?chē)纳疃取Ｄ壳吧疃扔成溆辛Ⅲw視覺(jué)、結(jié)構(gòu)光、飛行時(shí)間（TOF）、Super Depth和雷達(dá)五種技術(shù)。安森美半導(dǎo)體的Super Depth技術(shù)同步單個(gè)傳感器的深度及彩色圖像，無(wú)需任何補(bǔ)光，適用于服務(wù)機(jī)器人、家用機(jī)器人感知周?chē)纳疃取?

SPAD 陣列 LiDAR / ToF 提供高精準(zhǔn)深度
安森美半導(dǎo)體將把圖像傳感技術(shù)融合到LiDAR的開(kāi)發(fā)上，把激光雷達(dá)矩陣化，變成圖像。Pandion是安森美半導(dǎo)體新推出的單一光電雪崩二極管(SPAD)陣列LiDAR，具有上百萬(wàn)、上億的感光增益，是矩陣型的。固態(tài)光源Flash可感知三米內(nèi)的深度，掃描式的波速控制 (Beam Steering)，則能感知到100米左右的深度。因?yàn)樗捎昧司仃囆透泄恻c(diǎn)，形成400×100的矩陣。區(qū)別于傳統(tǒng)的點(diǎn)云（point cloud），Pandion已形成了圖像。0.1 lux的環(huán)境光肉眼幾乎看不到，但是通過(guò)Super Depth技術(shù)就可看到。

總結(jié)
安森美半導(dǎo)體是全球唯一一家提供全方位智能感知方案的供應(yīng)商，包括超聲波、成像、毫米波雷達(dá)、LiDAR和傳感器融合，是汽車(chē)自動(dòng)駕駛、工業(yè)機(jī)器視覺(jué)、Edge AI等至關(guān)重要領(lǐng)域成像方案的市場(chǎng)領(lǐng)袖，憑借技術(shù)領(lǐng)先、悠久的創(chuàng)新傳統(tǒng)和持續(xù)投入走在行業(yè)的前端，并積極開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)。同時(shí)深耕中國(guó)市場(chǎng)，匯集專(zhuān)業(yè)技術(shù)和銷(xiāo)售人才服務(wù)客戶(hù)。

關(guān)于安森美半導(dǎo)體
安森美半導(dǎo)體(ON Semiconductor，美國(guó)納斯達(dá)克上市代號(hào)：ON)致力于推動(dòng)高能效電子的創(chuàng)新，使客戶(hù)能夠減少全球的能源使用。安森美半導(dǎo)體領(lǐng)先于供應(yīng)基于半導(dǎo)體的方案，提供全面的高能效電源管理、模擬、傳感器、邏輯、時(shí)序、互通互聯(lián)、分立、系統(tǒng)單芯片(SoC)及定制器件陣容。公司的產(chǎn)品幫助工程師解決他們?cè)谄?chē)、通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、工業(yè)、醫(yī)療、航空及國(guó)防應(yīng)用的獨(dú)特設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。公司運(yùn)營(yíng)敏銳、可靠、世界一流的供應(yīng)鏈及品質(zhì)項(xiàng)目，一套強(qiáng)有力的守法和道德規(guī)范計(jì)劃，及在北美、歐洲和亞太地區(qū)之關(guān)鍵市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)包括制造廠、銷(xiāo)售辦事處及設(shè)計(jì)中心在內(nèi)的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。更多信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)http://www.onsemi.cn。

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