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全局快门图像传感器技术的改进提升了机器视觉效率

本文作者：Daniel Noguchi 点击： 2025-05-20 08:52

前言：

作者：Daniel Noguchi,安森美产品营销资深经理

视觉技术在许多自动化活动中发挥着关键作用，制造、娱乐、交通运输和医疗保健等领域更是越来越重视发展视觉系统。

市场对快速、准确成像的需求愈发迫切，同时分析技术和人工智能 (AI) 加速发展，新一代先进视觉系统应运而生，而高速、全画幅全局快门传感器是这些系统的核心。全局快门能够即时捕捉拍摄对象的完整视图，这非常重要。

基于全局快门的系统可以消除许多常见于视觉系统的视觉伪影（例如摆动、倾斜和空间混叠等），有助于提高速度和准确性，进而能够提升操作效率。对于条形码扫描、机器视觉 (MV) 和自主移动机器人 (AMR) 等应用而言，全局快门成像技术正迅速成为热门选择。

全局快门：优势和特点

全局快门图像传感器可同时捕捉所有像素。与逐行扫描场景的卷帘快门图像传感器不同，全局快门图像传感器可确保捕捉到无失真的图像。

如果场景中有快速移动的物体，这种同步操作的优势将尤为明显，例如在工厂装配线上，产品会快速经过摄像机。使用全局快门图像传感器，每个像素均可精确记录同一时刻的场景，从而生成清晰、无失真的图像。这有助于准确地捕捉移动物体上的条形码，对于条形码扫描、机器视觉、AMR 和 AR/VR 控制等应用至为关键。

High GSE helps to minimize motion artifacts	高 GSE 可大幅减少运动伪影
Stripes behind the fan are clearly visible	风扇后面的条纹清晰可见
Stripes behind the fan are covered well	风扇后面的条纹完全被遮盖

图 1：全局快门的应用

条码扫描器

条码常用于高效编码数据，以便工作人员快速可靠地执行扫描任务，如库存和订单处理。“条码扫描失败”也许是我们每个人都有过的经历，此时必须重新扫描，效率十分低下。扫描时如果能够抑制多余光线，那么全局快门就能够消除条码读取过程中的大部分错误和不准确之处。可通过全局快门效率 (GSE) 指标来量化评估全局快门传感器性能。GSE 越高，抑制多余光线的效果就越好，从而可以提高处理速度，避免人工干预和/或重新扫描工作。

自主移动机器人 (AMR)

全局快门图像传感器采用立体配置，可实现基于视觉的同步定位与地图构建 (SLAM) 应用，有助于帮助工厂和仓库规划路径，避免与障碍物发生碰撞。该传感器使 AMR 能够高效、安全地穿梭在各种复杂的环境中。

虚拟现实 (VR)、增强现实 (AR) 和混合现实 (MR)

全局快门图像更便于同步多个来源的输入，通常还可以提高帧率。这些功能有助于塑造更出色、更愉悦的 VR、AR 和 MR 体验。

AGV/Drones

· High GSE

· Low Power

· High Frame Rate

· Good SNR

自动导引车 (AGV)/无人机

· GSE 高

· 功耗低

· 帧率高

· 信噪比良好

MV Cameras

· High GSE

· Low Power

· High Frame Rate

· Subsampling Modes

MV 摄像机

· GSE 高

· 功耗低

· 帧率高

· 子采样模式

Barcode Readers

· High GSE

· Low Power

· Optimal Resolution

· Good SNR

条码读取器

· GSE 高

· 功耗低

· 分辨率优异

· 信噪比良好

AR/VR/MR

· High GSE

· Low Power

· High Frame Rate

· Subsampling Modes

AR/VR/MR

· GSE 高

· 功耗低

· 帧率高

· 子采样模式

AMR

· High GSE

· Dynamic Range

· High Frame Rate

· Superior Image Quality

AMR：

· GSE 高

· 动态范围

· 帧率高

· 图像质量出色

*GSE is Global Shutter Efficieny

*GSE 是指全局快门效率

图 2：安森美全局快门图像传感器的应用

适用于机器视觉的全局快门解决方案

安森美 (onsemi) 研发了 Hyperlux SG 全局快门传感器系列产品，其中包含三款图像传感器：ARX383、AR0145 和 AR0235，均兼具全局快门优势，可以为许多关键应用提供特定功能，

这些传感器有望实现基于视觉的 SLAM，帮助工厂和仓库规划路径，避免与障碍物发生碰撞，使 AMR 能够高效、安全地穿梭在各种环境中。

得益于 GSE 更高，Hyperlux SG 图像传感器大大提高了扫描条码和 AV/VR/MR 等应用的效率。此外，高 GSE 和高帧率也有助于确保出色的保真度和图像质量，满足这些应用的关键需求。此外，用户可通过低功耗选项和子采样模式来自定义图像质量，满足特定的应用需求。这些传感器还可以从多个视角同步捕捉图像，进而帮助创建 3D 模型和深度图。

图 2：安森美 Hyperlux SG 系列

AR0235 是 Hyperlux SG 系列中分辨率最高的。这是一款 1/2.8 英寸、2.3Mp CMOS 数字图像传感器，有效像素阵列达到 1920 (H) x 1200 (V)。其特点在于采用了全局快门像素设计，可以准确、快速地捕捉移动场景，速度甚至可达到每秒 120 帧。同时还具备全分辨率特性，能在低光、明亮和混合照明条件下呈现清晰、低噪声的图像。

AR0235 传感器在处理高角速度方面表现优越，大大减少了运动伪影，其 GSE 较前几代产品提高了两倍，能够高效捕捉快速移动物体的图像和录制视频。

图 3：安森美 AR0235 图像传感器

AR0235 经过精心构造，适合工业应用。全局快门传感器已广泛应用于条码扫描场景，而其优良特性更是适合许多工业环境。例如，AR0235 精确、快速的图像捕捉功能非常适合用于检测缺陷和保持一致质量标准。工业 4.0 正持续发展，AI 和先进机器人等技术加速融合，这让 AR0235 未来有望应用于更多领域。

安森美拥有包含 VGA 和 2.3MP 的完整图像传感器产品组合，可以为涉及快速移动物体的各种应用提供合适的传感器。安森美的 Hyperlux SG 系列具备超强 GSE 和高帧率表现，可帮助客户设计可靠的摄像机，捕捉无运动伪影的高质量图像。

更高的全局快门效率：与上一代产品相比，Hyperlux SG 传感器的全局快门效率大幅提高了两倍。这一进步确保了曝光和读出之间的精确同步，最大限度地减少了运动伪影。

高速性能：Hyperlux SG 传感器具有每秒 120 帧的快速捕捉率，即使在快速变化的环境中也能呈现清晰、无失真的图像。

紧凑的外形：Hyperlux SG 传感器采用小尺寸设计，非常适合安装在有限的空间内。紧凑的设计使其可以无缝集成到各种设备和系统中。

高效节能：这些传感器的设计特别注重能效。它们在工作时耗电量较低，有助于延长电池续航时间并降低整体系统的能源需求。

自动曝光功能：内置自动曝光功能可确保达到理想的图像质量，尤其是在处理快速移动的物体时。它可动态调整曝光设置，让您全神贯注捕捉重要瞬间，而无需手动干预。

安森美致力于推动创新，帮助建设更美好的未来。我们专注于工业市场，正加速推动条码扫描、机器视觉、AMR 和 AR/VR 等众多应用和市场的进步。

安森美的 Hyperlux SG 系列图像传感器充分展现了全局快门技术的进步，成为了提高现代视觉系统效率和准确性的核心。该系列传感器兼具高 GSE、高帧率，处理高速移动物体时不会失真，非常适合条码扫描、机器视觉、AMR 以及 AR/VR 系统等众多应用。

此外更是采用节能设计、外形紧凑，便于集成，是空间受限和功率敏感型智能系统的理想选择。传感器对行业的影响不容小觑，随着自动化和 AI 驱动流程的蓬勃发展，全局快门传感器的重要性也将愈加凸显。

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