Nel campo in rapida evoluzione della visione artificiale e delle applicazioni di visione embedded, i sensori di immagine global shutter hanno guadagnato notevole attenzione grazie al loro vantaggio unico di evitare l'effetto "jello" durante l'acquisizione di oggetti in rapido movimento. OmniVision, in qualità di sviluppatore di soluzioni a semiconduttore leader a livello mondiale, ha posizionato i suoi sensori global shutter OV9782 e OV9281 da un megapixel come attori importanti nel mercato. Entrambi i sensori utilizzano la tecnologia dell'architettura dei pixel OmniPixel®3-GS di OmniVision, consentendo l'acquisizione di immagini di alta qualità in condizioni di alta velocità, ma mostrano differenze significative nell'orientamento del design e nelle caratteristiche delle prestazioni, rendendoli adatti a diversi scenari applicativi.
L'OV9782 è un sensore global shutter a colori focalizzato sulla fornitura di capacità di acquisizione di immagini a colori di alta qualità per applicazioni di visione artificiale consumer e industriali. Basato sull'avanzata tecnologia OmniPixel®3-GS, presenta un'eccellente risposta nel vicino infrarosso e caratteristiche di bassa latenza, rivolgendosi principalmente ad applicazioni come realtà aumentata (AR), realtà virtuale (VR), prevenzione delle collisioni dei droni, scansione di codici a barre e automazione industriale. L'OV9281, nel frattempo, è un sensore global shutter monocromatico che utilizza anch'esso la tecnologia OmniPixel®3-GS. Eccelle in ambienti con scarsa illuminazione ed è principalmente adatto per applicazioni che richiedono l'acquisizione di immagini ad alta velocità ma non sono sensibili alle informazioni sul colore.
Sebbene l'OV9782 e l'OV9281 condividano la stessa risoluzione di circa un megapixel, mostrano differenze significative in più parametri chiave che determinano direttamente i loro scenari applicativi e le prestazioni.
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Dimensione di confronto |
OV9782 |
OV9281 |
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| Tipo di sensore | CMOS da 1/4 di pollice, tecnologia OmniPixel®3-GS | CMOS da 1/4 di pollice, tecnologia OmniPixel®3-GS |
| Pixel | 1MP, supporta risoluzioni 1280×720/1280×800 | 1MP, supporta risoluzioni 1280×800/1280×960 |
| Dimensione pixel | 3,0μm × 3,0μm | 3,0μm × 3,0μm |
| Uscita immagine | Colore (filtro Bayer RGB) | Monocromatico (bianco e nero), filtro sostituibile |
| Tipo di otturatore | Global Shutter | Global Shutter |
| Frequenza fotogrammi massima | 120 fps (risoluzione completa), 180 fps (risoluzione VGA) | 120 fps (risoluzione completa), 210 fps (risoluzione 640×400) |
| Formato ottico | 1/4 di pollice | 1/4 di pollice |
| Tipo di interfaccia | USB 2.0, MIPI a 2 corsie, uscita parallela DVP | MIPI CSI-2 (1-2 corsie), SCCB, USB3.0 (livello modulo) |
| Tipo di pacchetto | Pacchetto COB/RW, dimensioni 5202μm×4428μm | Pacchetto CSP, design miniaturizzato a livello di chip |
Dal confronto dei parametri di base, si può vedere che l'OV9782 e l'OV9281 sono essenzialmente identici negli indicatori principali come la risoluzione, la dimensione dei pixel, il formato ottico e la frequenza dei fotogrammi. La differenza più significativa risiede nella capacità di acquisizione del colore. L'OV9782, in quanto sensore a colori, può acquisire immagini a colori RGB, mentre l'OV9281, in quanto sensore monocromatico, può acquisire solo immagini in scala di grigi. Questa differenza fondamentale crea una chiara distinzione nei loro scenari applicativi.
Inoltre, in termini di progettazione ottica, i due sensori differiscono nel loro angolo del raggio principale (CRA). L'OV9782 ha un CRA di 26,78°, mentre l'OV9281 ha diversi design come 9° e 27° a seconda della variante, che influisce sulla selezione dell'obiettivo e sulla progettazione del sistema ottico. Un CRA più piccolo (come 9°) è tipicamente adatto per progetti di percorso ottico diretto, mentre un CRA più grande (come 26,78°) può richiedere una corrispondenza di progettazione ottica più complessa.
Sia l'OV9782 che l'OV9281 utilizzano la tecnologia global shutter, che è fondamentalmente diversa dai tradizionali sensori rolling shutter. La caratteristica del global shutter è che tutti i pixel sono esposti simultaneamente, piuttosto che essere esposti riga per riga come nel rolling shutter. Questo vantaggio tecnico consente a entrambi i sensori di evitare efficacemente l'"effetto Jello" e la distorsione del movimento durante l'acquisizione di oggetti in rapido movimento.
Nelle applicazioni pratiche, questa caratteristica è estremamente importante. Ad esempio, nei sistemi di prevenzione delle collisioni dei droni, quando un drone vola ad alta velocità, deve identificare rapidamente e con precisione gli ostacoli che si presentano; nell'automazione industriale, i bracci robotici devono ispezionare visivamente i prodotti su nastri trasportatori in rapido movimento; nei dispositivi AR/VR, è necessario un tracciamento accurato in tempo reale dei gesti dell'utente e dei movimenti della testa. Tutti questi scenari richiedono che i sensori acquisiscano oggetti in rapido movimento in modo chiaro e senza distorsioni, e la tecnologia global shutter è fondamentale per soddisfare questo requisito.
Sebbene entrambi i sensori siano basati sulla tecnologia OmniPixel®3-GS, le caratteristiche monocromatiche dell'OV9281 gli conferiscono alcuni vantaggi in termini di prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione e risposta nel vicino infrarosso. Poiché non sono necessari array di filtri colore, i sensori monocromatici possono ricevere più luce incidente, mostrando tipicamente una maggiore sensibilità in ambienti con scarsa illuminazione. Questo rende l'OV9281 più performante in scenari con condizioni di illuminazione scarse, come la sorveglianza di sicurezza e le applicazioni di visione notturna.
D'altra parte, l'OV9782, in quanto sensore a colori, ha la sua risposta nello spettro del vicino infrarosso ottimizzata, con una buona efficienza quantica. Questa caratteristica conferisce all'OV9782 vantaggi unici nelle applicazioni di visione artificiale che richiedono un'illuminazione a infrarossi combinata o utilizzano specifiche caratteristiche spettrali. Ad esempio, in alcune applicazioni di ispezione industriale, potrebbe essere necessario combinare le informazioni sull'immagine a colori con l'illuminazione a infrarossi per ottenere algoritmi di rilevamento più complessi.
In termini di interfacce, l'OV9782 fornisce interfacce di uscita seriale MIPI a due corsie e di uscita parallela DVP. Questa configurazione di uscita flessibile gli consente di adattarsi alle esigenze di diverse piattaforme di controllo principali. L'interfaccia MIPI, con le sue caratteristiche di elevata larghezza di banda e basse interferenze elettromagnetiche, è molto adatta per dispositivi mobili e sistemi embedded, mentre l'interfaccia parallela DVP offre una migliore compatibilità ed è facile da collegare a vari processori.
In termini di gestione dell'alimentazione, l'OV9782 ha una tensione di core di 1,2 V e una tensione I/O di 1,8 V. Questo design a bassa tensione aiuta a ridurre il consumo energetico complessivo. La sua corrente di standby è di 150μA e anche la corrente XSHUTDOWN è di 150μA, dimostrando un eccellente controllo del consumo energetico, che lo rende molto adatto per dispositivi portatili alimentati a batteria. Sebbene i risultati della ricerca non forniscano dati dettagliati sul consumo energetico dell'OV9281, considerando che entrambi utilizzano una tecnologia di processo e un packaging simili, si prevede che le loro prestazioni in termini di consumo energetico siano simili.
Entrambi i sensori sono dotati di funzioni avanzate come la selezione della Region of Interest (ROI) e il cambio di contesto. La funzione ROI consente agli utenti di leggere solo i dati dei pixel di aree specifiche nell'immagine, riducendo così il volume di trasmissione dei dati, aumentando la frequenza dei fotogrammi o riducendo il consumo energetico del sistema. La funzione di cambio di contesto consente alle impostazioni della fotocamera di cambiare dinamicamente e rapidamente come fotogrammi alternati, offrendo praticità per applicazioni di visione complesse e multi-modalità.
L'OV9782 supporta anche funzioni di elaborazione delle immagini come calibrazione automatica del livello del nero (ABLC), mirror e flip, e ritaglio e binning. Queste funzioni sono estremamente pratiche nelle applicazioni di visione embedded, in quanto possono completare la pre-elaborazione di base delle immagini all'estremità del sensore, riducendo l'onere sul processore backend.
Con i suoi capacità di imaging a colori e le l'eccellente risposta nel vicino infrarosso, l'OV9782 dimostra un valore unico in diversi campi:
Realtà aumentata (AR) e Realtà virtuale (VR): nei dispositivi AR/VR, l'OV9782 può essere utilizzato per il riconoscimento dei gesti, il posizionamento spaziale e la percezione ambientale. La sua capacità di imaging a colori può fornire informazioni sul colore della scena più realistiche per le applicazioni AR, migliorando l'esperienza dell'utente.
Sistemi di prevenzione delle collisioni dei droni: i droni devono identificare ed evitare rapidamente gli ostacoli durante il volo. Le immagini global shutter a colori dell'OV9782 possono fornire informazioni sulle caratteristiche più ricche per gli algoritmi di riconoscimento, migliorando l'affidabilità dei sistemi di prevenzione degli ostacoli.
Automazione industriale e riconoscimento di codici a barre: nel campo dell'automazione industriale, l'OV9782 può essere utilizzato per il controllo qualità, l'ispezione dei componenti e la guida dei robot. La sua capacità di imaging a colori è particolarmente importante per le applicazioni di rilevamento basate sulle caratteristiche del colore.
Con i suoi vantaggi di sensibilità come sensore monocromatico e le caratteristiche global shutter, l'OV9281 si comporta in modo eccellente nelle seguenti applicazioni:
Analisi del movimento ad alta velocità: nei sistemi di visione industriale che devono analizzare oggetti in rapido movimento, l'OV9281 può fornire immagini chiare e senza distorsioni, adatte per il rilevamento e la misurazione ad alta velocità sulle linee di produzione.
Sorveglianza in condizioni di scarsa illuminazione: nel campo della sorveglianza di sicurezza, l'elevata sensibilità dell'OV9281 gli consente di mantenere una buona qualità di imaging in ambienti con scarsa illuminazione, adatto per la sorveglianza notturna e il monitoraggio interno con scarsa illuminazione.
Sistemi di visione embedded: l'OV9281 è stato ampiamente utilizzato in varie piattaforme embedded, come i moduli fotocamera Raspberry Pi, fornendo supporto di visione artificiale per robot, veicoli autonomi e altre applicazioni.
Da una prospettiva di posizionamento sul mercato, l'OV9782 si concentra maggiormente sulle applicazioni di visione artificiale di fascia alta che richiedono informazioni sul colore, con il suo posizionamento di prezzo e prestazioni nel mercato medio-alto. L'OV9281, d'altra parte, si concentra maggiormente sugli scenari applicativi sensibili ai costi che non richiedono informazioni sul colore, fornendo una soluzione più conveniente garantendo al contempo le prestazioni del global shutter.
Quando si sceglie tra l'OV9782 e l'OV9281, è necessario considerare in modo completo i seguenti fattori:
Requisiti di colore: se lo scenario applicativo richiede l'identificazione delle caratteristiche del colore o la distinzione degli oggetti target in base al colore, il sensore a colori OV9782 è la scelta necessaria. Se sono necessarie solo informazioni su contorno, trama, luminosità o se si lavora principalmente in ambienti con scarsa illuminazione, il sensore monocromatico OV9281 potrebbe essere più adatto.
Condizioni di illuminazione: in ambienti ben illuminati, entrambi i sensori possono fornire una buona qualità dell'immagine. Tuttavia, in ambienti con scarsa illuminazione, le caratteristiche monocromatiche dell'OV9281 forniscono in genere prestazioni di sensibilità migliori.
Requisiti di acquisizione del movimento: per le applicazioni che devono acquisire oggetti in rapido movimento, sono necessarie le caratteristiche global shutter di entrambi i sensori, evitando efficacemente la distorsione del movimento.
Complessità dell'integrazione del sistema: il CRA di 26,78° dell'OV9782 rispetto al CRA di 9° dell'OV9281 può richiedere diversi progetti ottici, che devono essere presi in considerazione durante l'integrazione del sistema.
Costo totale: se il budget del progetto è limitato e le immagini a colori non sono richieste, l'OV9281 fornisce in genere una soluzione più conveniente. Per le applicazioni che richiedono informazioni sul colore e il budget lo consente, l'OV9782 è una scelta più adatta.
In sintesi, sebbene l'OV9782 e l'OV9281 siano basati su piattaforme tecnologiche simili, mostrano differenze significative nella capacità del colore, nelle prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione e nel posizionamento delle applicazioni. Il personale tecnico dovrebbe scegliere la soluzione del sensore più adatta in base a specifici requisiti applicativi, condizioni di illuminazione, requisiti di integrazione del sistema e budget di costo. Con il continuo sviluppo della tecnologia di visione artificiale, questi due sensori global shutter svolgeranno ruoli importanti nei rispettivi campi applicabili, promuovendo l'innovazione e il progresso nelle applicazioni di visione embedded.