人們很難預(yù)測哪些新技術(shù)會帶來機器視覺發(fā)展的下一個突破，它可能來自多年學(xué)術(shù)研究的結(jié)果，或僅僅來自一個簡單的決定，如將普通消費類設(shè)備的新技術(shù)和改進(jìn)技術(shù)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(shù)是CMOS傳感器和FPGA。我們來看看這些令人興奮的技術(shù)如何為智能相機的發(fā)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(shù)的發(fā)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(zhì)量顯著提高。

　　CMOS 影像傳感器

　　CMOS和CCD傳感器都是通過光電轉(zhuǎn)換來開始他們的工作。然而，下一步 - 讀取每個單元內(nèi)累積的電子電荷 - 兩種傳感器將執(zhí)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(jié)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(yè)成像的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)生。CMOS傳感器在普通消費者的數(shù)碼相機內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一席之地，然后進(jìn)入智能手機。在不斷降低價格的同時提高分辨率和質(zhì)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(jìn)該技術(shù)。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(yè)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(fā)成本更低。隨著成本的下降，智能相機獲得了更大的發(fā)展空間。

　　FPGAs: 實時操作解決方案

　　就像電腦，智能手機和其他數(shù)字設(shè)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(shù)已經(jīng)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(guān)重要的快速發(fā)展的技術(shù)而言，它們并不理想。

　　這就是現(xiàn)場可編程門陣列或FPGA的用武之地。機如其名，即使FPGA已經(jīng)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(fā)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(chǎn)品提高4倍，使用FPGA實現(xiàn)實時觸發(fā)響應(yīng)。

　　FPGA首先在電信和網(wǎng)絡(luò)行業(yè)中被采用。當(dāng)工業(yè)自動化系統(tǒng)開始要求智能相機捕捉快速移動的傳送帶上的部件時，F(xiàn)PGA作為一種實時控制相機硬件的手段進(jìn)入了這個領(lǐng)域。一個例子是協(xié)調(diào)輸入觸發(fā)和傳感器采集。通過FPGA控制，攝像機可以實現(xiàn)近乎實時的觸發(fā)輸入響應(yīng)和對傳感器的控制，確保攝像機以可重復(fù)的位置獲取零件圖像。如果沒有這種技術(shù)，輸入和傳感器間的協(xié)調(diào)要經(jīng)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(biāo)物體將會在視野內(nèi)移動一定的距離。使用FPGA時，相機幾乎在觸發(fā)器被觸發(fā)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(guān)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(jīng)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(shù)即將在機器視覺領(lǐng)域突然發(fā)現(xiàn)它的價值。如前所述，你永遠(yuǎn)不知道下一個突破將來自哪里!

（轉(zhuǎn)載）