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FPGA如何為智能相機發展增添動力" src="http://data.51spec.com:88/51spec/202009/29/013639271.png" title="CMOS傳感器和FPGA如何為智能相機發展增添動力"/>

人們很難預測哪些新技術會帶來機器視覺發展的下一個突破，它可能來自多年學術研究的結果，或僅僅來自一個簡單的決定，如將普通消費類設備的新技術和改進技術融入到高端智能相機中。最近改變機器視覺世界的兩種技術是CMOS傳感器和FPGA。我們來看看這些令人興奮的技術如何為智能相機的發展增添動力。

CMOS 傳感器：從智能手機到智能相機

機器視覺技術的發展曾局限于CCD鏡頭的低靈敏度和高噪點。CMOS傳感器的引入使智能相機的靈敏度和整體質量顯著提高。

CMOS 影像傳感器

CMOS和CCD傳感器都是通過光電轉換來開始他們的工作。然而，下一步 － 讀取每個單元內累積的電子電荷 － 兩種傳感器將執行不同的操作。CCD通過單元陣列傳輸零失真的電荷，然后在陣列的一個角上讀取結果。為確保電荷傳輸不失真，這類傳感器必須使用特殊（并且相對昂貴）的方法制造。CMOS傳感器則使用幾個晶體管放大和傳輸電荷信號。 這一方法使制造成本不斷下降，但卻帶來了失真。

噪點和失真帶來的障礙最終被克服了，但這起初并沒有在工業成像的領域內發生。CMOS傳感器在普通消費者的數碼相機內發現了一席之地，然后進入智能手機。在不斷降低價格的同時提高分辨率和質量的壓力下，智能手機制造商接受了較低成本的選擇，同時致力于不斷的改進該技術。最終，CMOS傳感器靈的敏度提高到可以取代CCD的水平。機器視覺行業從而采用了更具成本效益的傳感器，使智能相機的整體開發成本更低。隨著成本的下降，智能相機獲得了更大的發展空間。

FPGAs： 實時操作解決方案

就像電腦，智能手機和其他數字設備一樣，智能相機使用集成電路來處理輸入并生成輸出。集成電路可以定制用于特殊用途，在這種情況下，它們被稱為專用集成電路（ASIC）。這些技術已經被用在智能相機中，但是它們的主要缺點之一是，一旦制造出來，邏輯就完全固定于硅片上。對于可定制性至關重要的快速發展的技術而言，它們并不理想。

這就是現場可編程門陣列或FPGA的用武之地。機如其名，即使FPGA已經制造并運送給最終用戶，它也可以重新編程。它們由許多可以使用硬件描述語言（HDL）重新配置的邏輯塊組成。這種靈活性使工程師能夠更加自由地測試和開發新型智能相機型號。

HAWK MV－4000 高性能智能相機 處理能力較上一代產品提高4倍，使用FPGA實現實時觸發響應。

FPGA首先在電信和網絡行業中被采用。當工業自動化系統開始要求智能相機捕捉快速移動的傳送帶上的部件時，FPGA作為一種實時控制相機硬件的手段進入了這個領域。一個例子是協調輸入觸發和傳感器采集。通過FPGA控制，攝像機可以實現近乎實時的觸發輸入響應和對傳感器的控制，確保攝像機以可重復的位置獲取零件圖像。如果沒有這種技術，輸入和傳感器間的協調要經過一系列緩慢的通用處理電路迷宮。這種延遲的影響是，在相機獲得需要拍攝照片的信號之前，基于傳送帶速度，目標物體將會在視野內移動一定的距離。使用FPGA時，相機幾乎在觸發器被觸發的同時拍攝照片。將FPGA用作實時控件是近期智能相機功能突破的關鍵因素之一。

由于增加了CMOS傳感器和FPGA，智能相機目前正在經歷一個令人興奮的階段。成本不斷下降，而性能不斷提升，更多的突破可能即將到來。也許另一個被忽視的技術即將在機器視覺領域突然發現它的價值。如前所述，你永遠不知道下一個突破將來自哪里！