【儀表網(wǎng) 行業(yè)科普】如今，攝像頭已隨處可見，工廠、車輛、公共建筑、街道……其數(shù)量還在不斷增多。大部分?jǐn)z像頭依靠圖像傳感器將場景中的光線轉(zhuǎn)換為電子圖像，因而推升了對圖像傳感器的需求。但圖像傳感器種類繁多，功能特性各不相同，設(shè)計人員需要熟悉不同傳感器的不同功能特性，才能為特定應(yīng)用選擇合適的攝像頭。
 

　　乘用車攝像頭搭載量激增，有些豪華車型甚至配有十幾個攝像頭。汽車制造商需要添加更多傳感器以提升安全性，還需考慮每個攝像頭的經(jīng)濟(jì)成本和占用空間，這為其帶來了挑戰(zhàn)。于是，汽車制造商開始尋找解決方案，希望用一個攝像頭捕獲同時針對人眼視覺和機(jī)器視覺優(yōu)化的圖像。人眼視覺與機(jī)器視覺所適用的圖像質(zhì)量存在區(qū)別，需要權(quán)衡取舍，因此實施這一方法同樣難度不小。
 

　　人眼視覺
 

　　人眼視覺系統(tǒng)對像素間亮度強(qiáng)弱差異的感知與機(jī)器視覺算法不同。人眼對亮度的感知是非線性的，也就是說，如果所在環(huán)境中光子數(shù)量增加一倍，眼睛感知到的亮度也只增加了一倍。這需要調(diào)整用于人眼視覺的攝像頭圖像以對應(yīng)其動態(tài)范圍，從而將人眼感知的較亮區(qū)域和較暗區(qū)域的細(xì)節(jié)充分放大。此外，我們對一般顏色和 LED 光源的閃爍十分敏感(這一問題日益普遍)，因此如果攝像頭導(dǎo)致顏色失真，即使圖像清晰且其他方面的質(zhì)量很高，也會影響人類的視覺體驗。對于后視攝像頭等輔助駕駛的被動安全系統(tǒng)，駕駛員也比機(jī)器視覺系統(tǒng)有優(yōu)勢，因為如果圖像有缺，駕駛員會自動發(fā)現(xiàn)，而此時無需依賴攝像頭。雖然這不會引發(fā)重大安全事故，但攝像頭喪失用處也會帶來不便，因此，駕駛員不會依賴攝像頭圖像，而是更多地進(jìn)行主動判斷。
 

　　機(jī)器視覺
 

　　與人眼視覺不同，使用機(jī)器視覺的自動化系統(tǒng)會查看圖像中每個像素的數(shù)字值，因此其對光子數(shù)呈線性反應(yīng)。與用于人眼視覺的圖像不同，因此必須調(diào)整以輸出對應(yīng)于測量像素值的圖像。此外，機(jī)器視覺系統(tǒng)必須經(jīng)過編程或采用特殊的錯誤檢測硬件才能檢測出圖像缺陷。缺少該硬件的系統(tǒng)可能無法正常工作，且不會告知駕駛員其功能已受損或無法運行。對于像自動緊急制動這樣的主動安全系統(tǒng)，如果出現(xiàn)故障，誤報將導(dǎo)致系統(tǒng)在無碰撞危險時實施制動，而漏報會使系統(tǒng)在發(fā)生危險時完全失靈，從而造成嚴(yán)重的后果。如果駕駛員使用此類輔助系統(tǒng)，則需要顯示信息來指示其功能不全，但可能無法發(fā)出功能受損的警告。部分系統(tǒng)會提醒駕駛員其功能受損或“不可用”，它們通常依賴特殊的硬件功能來檢測傳感器中的錯誤或故障。此類功能須遵循汽車安全完整性等級 (ASIL) 等相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，支持 ASIL 的傳感器將具有檢測和報告故障的功能，可提高安全性。以上就是用于機(jī)器視覺的傳感器與用于人眼視覺的傳感器需要進(jìn)行不同配置的兩個原因。
 

120 度視場傳感器 RYYCy 圖像，經(jīng)過彩色處理
 

　　使用單個攝像頭實現(xiàn)觀察和感知的傳感器解決方案
 

　　好消息是，部分傳感器已具備同時適用于人眼和機(jī)器視覺的出色功能，且可進(jìn)行優(yōu)化并輸出兩路同步數(shù)據(jù)流，助力工程師設(shè)計可同時用于人眼和機(jī)器視覺功能的攝像頭系統(tǒng)。這樣一來，汽車制造商只需在車內(nèi)的特定位置部署一個攝像頭，最大限度地減小占用空間并降低系統(tǒng)成本，獲得可針對兩種工作負(fù)載應(yīng)用優(yōu)化的圖像。