Будущее камер

Эволюция технологий промышленных камер и датчиков изображения, используемых в приложениях машинного зрения, таких как проверка плоских дисплеев, печатных плат (PCB) и полупроводников, а также складская логистика, интеллектуальные транспортные системы, мониторинг урожая и цифровая патология. предъявляет новые требования к камерам и датчикам изображения. Главным из них является необходимость сбалансировать диск для более высокого разрешения и скорости с меньшим энергопотреблением и пропускной способностью передачи данных. А в некоторых случаях наблюдается стремление к миниатюризации.

С внешней стороны камера представляет собой корпус с элементами крепления и оптикой. Хотя это важно для пользователя, существуют существенные внутренние проблемы, влияющие на производительность, возможности и энергопотребление. Аппаратное обеспечение, такое как датчики изображения и процессор, а также программное обеспечение играют здесь ключевую роль.

Основываясь на том, что мы знаем, какие изменения мы увидим в камерах, процессорах, датчиках изображения и обработке в течение следующего десятилетия? И как они повлияют на качество нашей жизни?

Когда вы выбираете новый автомобиль, не стоит подходить всем под одну гребенку. То же самое можно сказать и о датчиках изображения.

Это правда, что все более крупные и мощные датчики изображения очень привлекательны для определенных классов высокопроизводительных приложений машинного зрения. В этих случаях размер, энергопотребление и цена датчиков изображения, используемых в этих приложениях, не так важны, как производительность. Хорошим примером является проверка плоских дисплеев. Некоторые производители плоских панелей сейчас ищут субмикронные дефекты в дисплеях премиум-класса. Этого буквально достаточно, чтобы обнаружить бактерии на дисплее.

Наземные и космические астрономические приложения требуют еще более высокой производительности. Исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США продемонстрировали 3-гигапиксельное решение для обработки изображений, эквивалентное сотням современных камер, с использованием массива из нескольких датчиков изображения меньшего размера. По данным SLAC, разрешение изображений «настолько высокое, что мяч для гольфа можно увидеть на расстоянии примерно 15 миль». Из этого замечательного достижения мы можем сделать вывод, что будущее мировых исследовательских лабораторий практически безгранично.

Члены команды камер LSST Большого синоптического обзорного телескопа готовятся к установке объектива L3 на фокальную плоскость камеры — круглого массива ПЗС-сенсоров, способных снимать изображения с разрешением 3,2 мегапикселя. Изображение предоставлено Жаклин Рэмсиер Оррелл/Национальная ускорительная лаборатория SLAC

Но независимо от того, насколько велико разрешение, мы видим, что хорошо зарекомендовавшие себя 2D-изображения начинают исчерпать свои возможности. Передовые системы оптического контроля на самом деле не требуют более высокой скорости или большего количества данных. Они требуют больше и только полезной информации.

Набирают силу несколько тенденций, связанных с постоянно растущим объемом информации, необходимой для каждого отдельного пикселя.

Захват 3D-изображений обеспечивает дополнительное измерение, обеспечивая большую степень детализации, детализации и возможности обнаружения. Такие приложения, как проверка аккумуляторов или, опять же, изготовление экранов телевизоров/ноутбуков/телефонов заставляют датчики оптического контроля собирать еще больше информации. В этом случае даже обнаружение 2D-дефектов с субмикронным разрешением становится недостаточным, что вынуждает нас определять их высоту и, возможно, даже форму, чтобы определить, влияют ли на изображения очищаемая пыль, твердые частицы или иглы среди других твердых частиц.

Разработчики приложений усердно используют цвета, углы и различные способы изображения — например, 3D или поляризацию, которая является еще одним измерением света — для удовлетворения потребностей своих клиентов. В свою очередь, производители фотоаппаратов прилагают все усилия, чтобы предоставить инструменты для торговли.

Гиперспектральная визуализация – еще одна быстро усиливающаяся тенденция. Как и большинство методов дистанционного зондирования, гиперспектральная визуализация использует тот факт, что все объекты благодаря своей электронной структуре (для видимого спектра) и молекулярным структурам (для спектра SWIR/MWIR) обладают уникальным спектральным отпечатком, основанным на длинах волн видимый и невидимый свет, который они поглощают и отражают. Это позволяет выявить множество деталей, невидимых с помощью обычных систем цветного изображения (например, человека или камеры). Способность «видеть» химию в материалах находит широкое применение в разведке полезных ископаемых, газа и нефти, в астрономии, а также при мониторинге пойм рек и водно-болотных угодий. Высокое спектральное разрешение, разделение и скорость полезны при проверке пластин, метрологии и здравоохранении.