Nei sistemi di visione incorporati, il processore di segnali di immagine (ISP) è l'unità centrale per l'ottimizzazione delle immagini e il miglioramento della qualità delle immagini.l' ISP esiste spesso indipendentemente dal sensore CMOSI sensori CMOS con un ISP integrato utilizzano un design integrato "sensore + ISP", che può semplificare significativamente l'architettura del sistema,ridurre i costi di sviluppoSono ampiamente adatti a numerose applicazioni come l'elettronica di consumo, la visione industriale e la sorveglianza della sicurezza.In questo articolo verranno delineati i chip sensori CMOS tradizionali con ISP integrati di importanti produttori e analizzate le loro caratteristiche tecniche e gli scenari di applicazione idonei.
Attualmente, i principali produttori di CMOS come OmniVision, Sony, Samsung e ON Semiconductor hanno tutti lanciato serie di prodotti con ISP integrati, che coprono bassi, medi,e gradi ad alta risoluzione per soddisfare le diverse esigenze di applicazione.
OmniVision ha un layout completo nel campo dei sensori CMOS con ISP integrati, offrendo prodotti che soddisfano sia i requisiti dei consumatori che quelli industriali,con i principali vantaggi in termini di redditività e basso consumo energetico.
OV5640/OV5645: Come sensori entry-level da 5MP, l'OV5640 (compresi alcuni modelli derivati) integra un modulo ISP di base che supporta funzioni fondamentali come l'esposizione automatica (AE), l'equilibrio automatico del bianco (AWB),e riduzione del rumore. Con una risoluzione massima di 2592×1944 e un'interfaccia MIPI CSI-2, può estrarre direttamente dati di immagine ottimizzati senza un chip ISP aggiuntivo.Questa serie presenta un basso consumo di energia ed è ampiamente utilizzata nei terminali di visione industriale di livello di ingresso, telecamere di sorveglianza intelligenti, dispositivi di scansione portatili e altri scenari, particolarmente adatti a progetti a basso costo che richiedono una progettazione del sistema semplificata.
OV13850/OV13855: Questa serie ad alta risoluzione da 13 MP integra un ISP ad alte prestazioni che supporta funzioni avanzate come la composizione HDR (High Dynamic Range), il miglioramento dei bordi e la correzione dei colori.Il suo ISP può sopprimere efficacemente il taglio dei punti salienti e migliorare i dettagli delle ombre, che lo rende adatto a scenari che richiedono una qualità di imaging più elevata, come le fotocamere intelligenti di fascia alta, le apparecchiature di ispezione industriale e i terminali di imaging medico.
I sensori della serie IMX di Sony sono rinomati per l'alta qualità dell'immagine.con prestazioni ISP potenti e supporto per algoritmi di ottimizzazione delle immagini complessi.
IMX219Questo sensore da 8MP integra il modulo ISP sviluppato da Sony, supportando HDR, controllo autofocus (AF), algoritmi di riduzione del rumore e altro ancora.offre prestazioni di imaging eccellenti in condizioni di scarsa luce. L'ISP può elaborare rapidamente i dati di immagine e produrre immagini in formato YUV / RGB di alta qualità. È ampiamente utilizzato nelle schede di sviluppo Raspberry Pi, nei moduli di visione robot intelligenti, nelle telecamere di sorveglianza HD,E' una scelta comune per progetti di visione incorporata di fascia media-alta.
IMX477: Questo sensore full-frame da 12,3 MP è dotato di un ISP ad alte prestazioni che supporta HDR a 10 bit, controllo dell'esposizione multi-zona e ottimizzazione della riproduzione del colore.Il suo ISP può elaborare con precisione i dati di immagine catturati dal sensore di grandi dimensioniÈ adatto per ispezioni industriali di livello professionale, telecamere di sicurezza di fascia alta, apparecchiature di fotografia aerea,e altri scenari con esigenze estremamente elevate per la precisione dell'immagine e la gamma dinamica.
I sensori CMOS di Samsung dotati di ISP integrati sono caratterizzati da un'elevata integrazione e basso consumo di energia, rivolti principalmente all'elettronica di consumo e alle applicazioni industriali leggere.
S5K3P9Questo sensore da 13 MP integra un modulo ISP che supporta HDR, esposizione automatica, calibrazione del bilanciamento del bianco e altre funzioni.facilita l'integrazione in dispositivi con spazio limitato come le telecamere frontali degli smartphone, terminali intelligenti portatili e piccoli dispositivi di sorveglianza.
S5K2L7: Questa serie a bassa potenza da 8 MP dispone di un modulo ISP ottimizzato per il controllo del consumo di energia, supportando funzioni di ottimizzazione dell'immagine di base.Termini di visione IoT, e scenari simili.
I sensori CMOS di ON Semiconductor con ISP integrati sottolineano l'affidabilità di livello industriale, in grado di adattarsi a ambienti di lavoro difficili.Le loro funzioni ISP sono adattate alle esigenze della visione industriale.
AR0234: Questo sensore da 2MP di livello industriale integra un ISP di livello industriale che supporta funzioni come la correzione di pixel difettosi, la correzione dell'ombreggiamento dell'obiettivo e la riduzione del rumore.Può funzionare in modo stabile in un ampio intervallo di temperatura da -40°C a 85°CL'output dei dati di immagine da parte del suo ISP è altamente preciso, rendendolo adatto a scenari industriali come la guida della visione dei robot, il rilevamento di difetti della linea di produzione e il monitoraggio dei veicoli.
AR0521: Questa serie 5MP ad alto frame rate dispone di un ISP che supporta l'elaborazione di immagini ad alta velocità, corrispondente a un frame rate di uscita fino a 60fps.È adatto ad applicazioni industriali che richiedono elevate prestazioni in tempo reale, come il rilevamento di oggetti in movimento ad alta velocità e la cattura visiva della linea di produzione.
Architettura del sistema semplificata: La progettazione integrata elimina la necessità di un chip ISP separato, relativi moduli di gestione dell'energia e circuiti di connessione, riducendo l'impronta della scheda madre e la complessità della progettazione hardware.Questo è particolarmente utile per le miniaturizzate, dispositivi incorporati leggeri.
Miglioramento delle prestazioni di elaborazione in tempo reale: I dati di immagine acquisiti dal sensore possono essere elaborati direttamente all'interno del chip, eliminando la necessità di trasmissione a un ISP esterno.Questo riduce la latenza di trasferimento dei dati e migliora le prestazioni in tempo reale dell'uscita dell'immagine, che lo rende adatto all'ispezione visiva ad alta velocità, al monitoraggio in tempo reale e a scenari simili.
Riduzione degli investimenti in sviluppo e costi: Non è necessario sviluppare separatamente driver ISP e algoritmi di ottimizzazione delle immagini.In aggiunta, la riduzione del numero di chip riduce gli acquisti di hardware e i costi di produzione.
Controllo ottimizzato del consumo di energiaLa progettazione integrata consente una gestione coordinata dell'energia tra il sensore e l'ISP, con conseguente migliore efficienza energetica rispetto alle soluzioni discrete.Questo è vantaggioso per scenari a bassa potenza come terminali mobili a batteria e dispositivi IoT.
Requisiti di risoluzione e qualità dell'immagine: scegliere una risoluzione corrispondente allo scenario di applicazione. ad esempio, la sorveglianza di base può selezionare modelli inferiori a 5MP (ad esempio, OV5640),L'ispezione industriale professionale può richiedere modelli superiori a 10MP (e.g., IMX477). Inoltre, prendere in considerazione le funzioni supportate dall'ISP come HDR e riduzione del rumore per garantire il rispetto dei requisiti di qualità dell'immagine.
Scenario di applicazione Idoneità: per gli scenari industriali, dare la priorità ai modelli con ampie gamme di temperature e forti capacità antiinterferenza (ad esempio, serie AR ON Semiconductor).modelli a fattore di forma ridotto (ePer gli scenari di rilevamento ad alta velocità, prestare attenzione al frame rate di elaborazione dell'ISP (ad esempio, AR0521).
Interfaccia e compatibilità: Verificare la compatibilità tra l'interfaccia del sensore (ad esempio MIPI CSI-2, DVP) e il chip di controllo principale per evitare ostacoli allo sviluppo causati da disallineamenti tra le interfacce.
Supporto tecnico del fabbricante: dare la priorità ai produttori che forniscono driver completi, SDK e documentazione tecnica per ridurre le difficoltà di sviluppo e garantire il progresso del progetto.
I sensori CMOS dotati di ISP integrati offrono vantaggi significativi in termini di semplificazione dell'architettura, riduzione dei costi e miglioramento delle prestazioni in tempo reale grazie alla loro progettazione integrata.rendendoli una scelta comune per i sistemi di visione incorporatiI prodotti di diversi produttori hanno le loro caratteristiche: la serie OmniVision si distingue per la sua economicità, la serie Sony eccelle per la qualità delle immagini,la serie Samsung offre una forte adattabilità con basso consumo di energia, e la serie ON Semiconductor si concentra sull'affidabilità industriale.è fondamentale che il modello di chip corrisponda con precisione ai requisiti di risoluzione del scenario di applicazione specifico, qualità dell'immagine e adattabilità ambientale per massimizzare il valore tecnico del progetto integrato.
