安森美圖像傳感器在安防和監(jiān)控攝像機中的應用

高性能與高分辨率的安防和監(jiān)控攝像機解決方案

安防和監(jiān)控攝像機是現(xiàn)代安防系統(tǒng)不可或缺的一部分，在監(jiān)控和記錄活動以加強安全和遏制犯罪方面發(fā)揮著至關重要的作用。這些系統(tǒng)部署在各種環(huán)境中，包括住宅區(qū)、商業(yè)地產(chǎn)、工業(yè)場所和公共場所，以對場所進行警示監(jiān)視。本文將為您介紹安防和監(jiān)控攝像機應用的發(fā)展，以及安森美 (onsemi) 針對相關應用所推出的解決方案。

結合多種先進功能的安防和監(jiān)控攝像機

安防和監(jiān)控攝像機用于各種應用，以增強安全性和監(jiān)控活動。在住宅環(huán)境中，它們?yōu)榉恐魈峁崟r監(jiān)控和遠程訪問，以確保其財產(chǎn)安全。在商業(yè)和工業(yè)環(huán)境中，這些攝像機可阻止盜竊、破壞和未經(jīng)授權的訪問，同時確保員工安全。公園、街道和交通樞紐等公共場所使用監(jiān)控攝像機來增強公共安全，并通過獲取犯罪活動的證據(jù)來協(xié)助執(zhí)法。

安防攝像機有多種類型，包括提供高分辨率圖像和遠程查看的IP攝像機；具有成本效益且現(xiàn)在提供高清的模擬攝像機；以及在惡劣條件下檢測熱信號以獲得可見度的熱成像攝像機。高清視頻、夜視、運動檢測和通過移動設備進行遠程訪問等高級功能使這些系統(tǒng)非常有效。安防攝像機與人工智能和機器學習的集成進一步增強了它們的功能，實現(xiàn)了面部識別和異常檢測，從而實現(xiàn)了全面的安全覆蓋。這些進步確保安防和監(jiān)控攝像機繼續(xù)滿足各種環(huán)境中不斷變化的安全需求。

運動喚醒功能使攝像機能夠支持低功耗操作模式

運動喚醒（WOM）使攝像機能夠在低功耗操作模式下運行，此功能對于安全攝像機系統(tǒng)至關重要，特別是在電池供電的無線攝像機的能效方面。由于這些無線系統(tǒng)依賴電池供電，因此在某些限制情況下可能會遇到挑戰(zhàn)。

圖像傳感器中的運動喚醒功能允許視覺系統(tǒng)根據(jù)檢測到的物體運動進行操作。在WoM模式下，傳感器保持低分辨率、低幀率的預檢測狀態(tài)。如果檢測到運動，傳感器將確認運動并提醒圖像信號處理器（ISP）或片上系統(tǒng)（SoC）。然后，ISP/SoC驗證運動與應用的相關性，并根據(jù)需要激活完整的視覺系統(tǒng)。此功能非常有用，因為大多數(shù)應用不需要在本機模式下連續(xù)運行（全分辨率、最大幀率）。通常，僅需短時間進行全面操作，從而允許傳感器在大部分時間內(nèi)保持低功耗預檢測狀態(tài)。

安森美推出的Hyperlux LP系列圖像傳感器包含WoM功能，能夠根據(jù)非連續(xù)感興趣區(qū)域（ROI）進行定制。此增強功能專為超低功耗而設計，可顯著提升視覺系統(tǒng)在各種應用中的功能。在預檢測狀態(tài)下，Hyperlux LP圖像傳感器的功耗不到原生模式下功耗的1/100，這可大幅節(jié)省功耗，并延長對功耗敏感的視覺系統(tǒng)的運行周期。

此外，高動態(tài)范圍（HDR）在圖像傳感器中至關重要，因為它可以顯著提高所捕獲圖像的質(zhì)量和真實感。通過擴展可以記錄的明暗細節(jié)范圍，HDR可以更準確地呈現(xiàn)具有不同照明條件的場景。此功能在攝影、攝像和監(jiān)控等應用中尤為重要，因為在這些應用中，捕捉明亮和陰影區(qū)域中的精細細節(jié)至關重要。自適應局部色調(diào)映射（ALTM）是一種用于高動態(tài)范圍成像的技術，可增強圖像的視覺質(zhì)量。它通過調(diào)整圖像內(nèi)不同區(qū)域的亮度和對比度來工作，模擬人眼如何感知光線和對比度，這可確保圖像的亮區(qū)和暗區(qū)都以最佳細節(jié)和清晰度顯示。

由安森美推出的Hyperlux LH和LP傳感器系列都具有運動喚醒（WOM）、子采樣模式（合并、求和、跳過和窗口）以及多種功能模式，此外，還有全局復位釋放（GRR）、觸發(fā)和上下文切換等功能，可最大限度地減少處理延遲、降低ISP/SoC的功耗，并降低總擁有成本（TCO），這些功能以及更寬的動態(tài)范圍使智能視覺系統(tǒng)能夠提供高性能。

超低功耗的先進圖像傳感器系列

由安森美推出的Hyperlux LP系列圖像傳感器采用了尖端的電子卷簾快門技術，包括三種產(chǎn)品變體，包括分辨率為5MP的AR0544、分辨率為8.3MP的AR0830和分辨率為20MP的AR2020。Hyperlux LP系列中的所有傳感器都具有相同的像素大小和光學性能。產(chǎn)品線提供多種選擇，包括單色、RGB和RGBIR變體，有封裝和裸片兩種形式。這種廣泛的選擇使視覺系統(tǒng)設計人員能夠通過利用各種解決方案來優(yōu)化開發(fā)工作、降低費用并加快上市時間。

在預檢測狀態(tài)下，Hyperlux LP圖像傳感器的功耗不到原生模式下功耗的1/100，這可大幅節(jié)省功耗，并延長對功耗敏感的視覺系統(tǒng)的運行周期，與現(xiàn)有架構相比，電池壽命提高了2倍，在運動喚醒模式下功耗小于2mW，電池壽命是競爭對手的2倍。此外，Hyperlux LP圖像傳感器具有高性能成像能力，在低光模式下，具有卓越的1.4微米背照式（BSI）像素，在近紅外（NIR）模式下850 nm時，量子效率（QE）為45%，在速度60 fps時支持高達20 MP分辨率。

Hyperlux LP AR0544是一款1/4.2英寸BSI堆疊式CMOS數(shù)字圖像傳感器，具有2592 x 1944有源像素陣列，它旨在使用滾動快門讀出以線性或增強動態(tài)范圍（eDR）模式捕獲圖像。AR0544以其內(nèi)置的運動喚醒（WoM）功能脫穎而出，使傳感器能夠在低功耗模式下運行，消耗的電量僅為全性能模式下所需電量的一小部分，當檢測到運動后，傳感器會迅速轉換到更高性能狀態(tài)。

安森美的Hyperlux LP AR0830圖像傳感器則是現(xiàn)代安全和監(jiān)控系統(tǒng)的理想選擇，提供eDR模式，可在具有挑戰(zhàn)性的照明條件下獲得高質(zhì)量圖像，并憑借850 nm和940 nm的NIR響應實現(xiàn)出色的低光性能。它具有節(jié)能特性，適合連續(xù)運行，并支持各種子采樣模式，如合并、求和與跳過，以實現(xiàn)靈活的圖像捕獲。這些功能可確保無與倫比的圖像質(zhì)量、多功能性、經(jīng)濟高效的操作和增強的安全性。

安森美的AR2020圖像傳感器中的智能ROI允許傳感器捕捉場景中的多個特定區(qū)域，從而優(yōu)化數(shù)據(jù)處理和功耗。通過關注相關區(qū)域，智能ROI可以減少帶寬使用并提高能源效率。例如，在視頻會議中，智能ROI可以自動聚焦于發(fā)言者，提供發(fā)言者的清晰高分辨率圖像，同時保持整個房間的視野。

支持高質(zhì)量成像的圖像傳感器系列

安森美的Hyperlux LH系列圖像傳感器是專為安全和監(jiān)控攝像機提供卓越性能而設計，可確保在不同光照條件下實現(xiàn)高質(zhì)量成像。這些傳感器具有業(yè)界領先的150dB HDR，即使在極端光照對比度下也能捕捉到細節(jié)豐富的圖像。增強的NIR靈敏度針對低光和夜間監(jiān)控進行了優(yōu)化，在傳統(tǒng)傳感器可能失效的條件下提供清晰的視覺效果。此外，先進的LED閃爍緩解（LFM）技術可有效消除LED照明引起的閃爍效果，確保始終如一的圖像質(zhì)量。

Hyperlux LH傳感器支持4K視頻分辨率，可提供超高清圖像，這對于識別安全錄像中的精細細節(jié)至關重要。傳感器采用2.0 μm像素尺寸設計，有助于提高靈敏度和圖像清晰度。此外，這些傳感器的功耗低，非常適合電池供電的設備，并可降低監(jiān)控系統(tǒng)的總體能源成本。這些功能的結合確保配備Hyperlux LH傳感器的安防和監(jiān)控攝像機能夠提供可靠、高質(zhì)量的視覺數(shù)據(jù)，這對于有效的監(jiān)控和安全操作至關重要。

安森美的Hyperlux LH AR0822圖像傳感器是一款尖端解決方案，旨在提升安防和監(jiān)控攝像機的性能。憑借其先進的功能和強大的能力，它可確保在各種照明條件下實現(xiàn)卓越的圖像質(zhì)量和可靠性。AR0822提供8百萬像素分辨率和60幀/秒的4K視頻，確保圖像清晰細膩。AR0822還具有120 dB eHDR，即使在具有挑戰(zhàn)性的照明環(huán)境中也能捕捉高質(zhì)量圖像。傳感器的高效NIR功能可在低光條件下提供出色的性能，這對于夜間監(jiān)控至關重要。此外，AR0822具有高電源效率，集成的節(jié)能功能（如運動喚醒）可優(yōu)化能耗，使其成為連續(xù)監(jiān)控應用的理想選擇。

安森美的AR0246是Hyperlux LH圖像傳感器系列的一部分，是一款2 MP 1/4英寸BSI堆疊式CMOS數(shù)字圖像傳感器，具有1920 x 1080有源像素陣列。這款先進的傳感器使用滾動快門讀出，以線性、eDR或嵌入式高動態(tài)范圍（120 dB的eHDR）模式捕獲圖像。AR0246包括ALTM功能，可將高動態(tài)范圍圖像壓縮為較低的位深度，使其與非HDR處理器或位深度有限的顯示設備兼容。AR0246可在拜耳域中實現(xiàn)ALTM，允許使用常見的10位或12位管道進行HDR圖像渲染。

完整的補充產(chǎn)品與開發(fā)工具加快產(chǎn)品的開發(fā)速度

除了圖像傳感器之外，安森美還提供豐富的補充產(chǎn)品，包括PoE電源管理、AC-DC電源管理、AC-DC電源管理、DC-DC電源管理、內(nèi)存、收發(fā)器、接口保護、電池保護、藍牙、音頻放大器、步進電機等產(chǎn)品，可以滿足安防和監(jiān)控攝像機應用的需求，加快產(chǎn)品的開發(fā)速度。

安森美也提供完整的開發(fā)工具和資源來協(xié)助客戶開發(fā)產(chǎn)品，像是AGB1N0CS-GEVK Demo 3圖像傳感器開發(fā)板，為與安森美圖像傳感器接口提供了強大而高效的解決方案。主要功能包括支持高帶寬USB 3.0接口，配備1 Gb內(nèi)存緩沖區(qū)以管理高數(shù)據(jù)速率，支持幀速率為720p 60和1080p 60的HDMI輸出，并兼容MIPI、HiSPi、CCP和并行接口。

安森美還推出圖像傳感器頭板，旨在方便評估和演示安森美的半導體器件，特別是圖像傳感器。這些頭板通過連接器與更大的系統(tǒng)（例如Demo3平臺）連接，并通過策略性放置的測試點和可配置跳線提供對關鍵信號的訪問。它們是開發(fā)和測試不可或缺的一部分，能夠在受控條件下精確地與安森美器件交互并評估其性能指標。

此外，由安森美開發(fā)的PRISM（Premiere參考圖像傳感器模塊）系統(tǒng)是一款高質(zhì)量、經(jīng)過驗證和測試的參考模塊，專為實現(xiàn)卓越成像而設計。它用途廣泛，可用于早期樣品階段的每個工業(yè)和商業(yè)傳感器，并使用通用標準化連接器，以實現(xiàn)傳感器之間的靈活性。安森美還提供適配器，可與SoC平臺無縫集成，對于批量生產(chǎn)，該系統(tǒng)可通過經(jīng)銷商轉換為圖像訪問系統(tǒng)（IAS），通過將模塊與生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴的硬件適配器和開發(fā)套件集成，可以簡化原型設計過程，加速設計階段并縮短上市時間。

另一方面，安森美也提供圖像傳感器開發(fā)軟件 ―― DevWareX，可使用Demo3套件對成像器進行編程、顯示和評估圖像。安森美的傳感器演示軟件可顯示和處理來自傳感器的圖像，是專為安森美圖像傳感器產(chǎn)品的開發(fā)和評估目的而設計。

結語

隨著安防和監(jiān)控需求的不斷提升，高性能與高分辨率的攝像機解決方案正成為行業(yè)的核心驅(qū)動力。這些先進技術不僅提升了畫質(zhì)，還引入了人工智能、邊緣計算和低功耗設計等創(chuàng)新，使得安防系統(tǒng)更智能、更高效。在未來，隨著技術的不斷進步，這些解決方案將能更好地滿足多元化場景的需求，包括智慧城市、智能家居和工業(yè)監(jiān)控等領域。安森美推出的圖像傳感器與相關搭配產(chǎn)品等解決方案，將會是協(xié)助實現(xiàn)更安全、更可靠監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵。