物聯網(IoT)將涉及大量的邊緣設備，需要由（yóu）FOG節點將處（chù）理後的數據進行聚合，進而發送到雲/數據中心，然後從雲/數據中心再發送最終（zhōng）的指令經由FOG到邊緣設備。未來邊緣設備的激增及添加人工智（zhì）能(AI)進行分（fèn）析處（chù）理的特征，要求盡可能降低功耗和更智能。邊緣（yuán）設備包括智能家居，其中有（yǒu）大量的新興應（yīng）用如安防、家電、助手和手勢（shì）識別等涉及視覺IoT，直觀/易用的成像子係統至關重要。

      圖像傳感（gǎn）器領袖安森美半導體在視覺IoT領域（yù）具有獨特的優勢，包括廣博的圖像傳感器陣容、領先行業並不斷改進的成像技術、豐富的應用專知和現場應用工（gōng）程團隊支援等，滿足不同的成像應用需求（qiú），推進更智能、更低功耗、新興的視覺IoT應用的關鍵進（jìn）展。

成像和機器視覺要求

      視覺IoT涵蓋人看到的成像（xiàng）和通過算法處理的機器視（shì）覺。例如，安防攝像機呈現出人類看到的（de）成像，視覺助手（shǒu）屬於機器視覺，可視門鈴則在用戶在家時直接提（tí）供成像，在用（yòng）戶外出時進行（háng）視頻錄製和比對，由（yóu）於比對是通過算法進行處理，所以這時（shí）就（jiù）屬於機器視覺了。

      對於傳（chuán）統的成像（xiàng），特定需求是高的圖像保真度。而對於機器視覺，性噪（zào）比和采樣是重要的因素，要（yào）求能準確地捕獲移（yí）動（dòng）物體（tǐ）。

      同時，成像和機器視覺對圖像傳感器（qì）也有一些（xiē）共同要（yào）求：如在不同的光（guāng）照（zhào）條件下，有強的環境光和微（wēi）光同時存在（zài）時，需（xū）要好（hǎo）的像素性（xìng）能實（shí）現出色的（de）用戶體驗；通常要求視場寬， 有（yǒu）時需進行魚眼校正；具性價比。

安防是未來視覺IoT最大的一（yī）個應用領域

        對於IP攝像機、外部攝像頭（tóu）、可視門鈴等（děng）安防應用，圖像品質、高動態範圍(HDR)、微光性能和近（jìn）紅外(NIR)是關鍵的性能（néng）因（yīn）素。差異化因素包括低功耗（hào）和在日（rì）光/星光下的成像。

AR0237用於入門級安（ān）防應用（yòng）

      安森美半導體的AR0237是適合這類應用（yòng）的最具性價比的一款圖像傳感器，具有210萬（wàn）像素，分辨率1928 x 1088，能實現1080p/60 fps輸出，提供出色的微光性能和HDR，支持高動態範圍（wéi）的長短交錯曝光，在捕獲到長曝光和短曝光的兩個（gè）圖像後，通過圖像信（xìn）號（hào）處理器(ISP)合成後，選擇兩個圖像中（zhōng）最佳的（de）曝光像素（sù）並最終合成為1張令您滿意的圖（tú）像。

      AR0237有RGB和RGB-IR兩種版（bǎn）本，其中RGB-IR版本增（zēng）強的NIR靈敏度增強夜視能力，使得（dé）攝像頭無需特（tè）別的濾色片進行日/夜（yè）的切換，同時使用紅外差（chà）譜技術以（yǐ）避（bì）免顏色的失真。

超星光級AR0221：領（lǐng）先的微光靈敏度（dù）和信噪比

      200萬像素的AR0221采用4.2 um背照式(BSI)像素技術，提供出色的3重（chóng）曝光行交錯式HDR，分辨率1936 x 1096，支持1080p/30 fps的（de）幀（zhēn）速率，信噪比最高達41.2 dB，其16:9的比例，具有鮮豔的色彩和高對比度。其它特性包括：陣列（liè）框選、自動黑（hēi）電平校準和板（bǎn）載溫度傳感器、工業級工作溫度範圍、以4通道MIPI CSI-2和HiSPi SLVS的形式提供雙數據接口，采用耐用、可靠且（qiě）強固的iBGA封裝。

      圖1很好地詮釋了AR0221為何可稱為超星光級（jí）的產品：兩張圖片都攝於無月光、無星光的夜晚（wǎn），光照都（dōu）小於0.01 lux，場景相同且都用（yòng）相同的（de）鏡頭，采用AR0221拍攝的圖像明顯比AR0237拍攝的圖像更清晰，且AR0221僅使用了（le）26倍增益，而AR0237使用了67倍增益。

圖1：AR0221與 AR0237成像對比（bǐ）

AR0430：具備（bèi）同步深度映射功能、低功耗

      AR0430曾（céng）獲2018 CES嵌入式技術類創新獎，分辨率2316 x 1746，線性滿井電荷容量超過15Ke-，從（cóng）而（ér）提供HDR，采用Super Depth 技術實現同步視頻和深度映射，能夠提供距攝像機一米以內任何物體的30 fps視頻流和深度圖像（xiàng），實現以手勢分析來控製智能IoT設備以及建立增強實（shí）境(AR)/虛擬實境(VR)中簡單3D模型等功能。

      AR0430的低能（néng）耗性能使其僅需125 mW就能提供400萬像素、30 fps輸出（chū）；在低功耗監測模式下，功（gōng）耗降至8 mW。這在電池供電應用中（zhōng）尤為（wéi）重要。

      在標準成像（xiàng）模（mó）式下，無論是日間還（hái）是夜間的光線條件，AR0430都能呈現（xiàn）高品質的（de）圖像。該（gāi）器件的內置功能使用戶能夠從單一圖像傳感器同時獲（huò）取彩色（sè）圖像和深度圖像，省下原本需要另外一個單獨提供深度映射功能的傳感器，從而降低成本。主要應（yīng）用場景如1080p 120fps慢動作視頻、1080p變焦、錄（lù）像和HDR成像。

AR0431：集成近紅外+(NIR+)能力、低功耗

      AR0431是在AR0430的基礎上增加了增強的NIR+靈敏（mǐn）度技術。如圖2所示，創新的工藝使850 nm和940 nm光的（de）靈敏度（dù）加倍，而（ér）不影響可見光靈敏度，從而幫助安防和物聯網攝像（xiàng）機設計人員創建高靈敏度的夜間模式。增強的NIR+使AR0431即使在最暗的光照條（tiáo）件（jiàn）下也能實現更好的成像。與AR0430相比，AR0431用更少的NIR LED，可節省成本和功耗，或以較低的速（sù）度運行LED而省電。若與AR0430用相同的LED，可獲得更好的細節，捕獲更（gèng）多的光。

圖（tú）2：增強的NIR+提高靈敏（mǐn）度（dù）

     AR0431基於2.0 um BSI像（xiàng）素，提供多種低功耗模式，幀速率（lǜ）最高120fps，非常適用於要求（qiú）慢動作視頻拍攝的應用。其低功（gōng）耗優（yōu）勢，令其成為（wéi）電池供電型（xíng）安防攝像頭、運動相機、車內行車（chē）記錄儀(DVR )和通用型監控攝像頭的理想選擇（zé）。

家電成像應用（yòng）：AR0330實現高速圖像捕獲

      在家電領域，常（cháng）見的成像應用如冰箱、咖啡機和掃地機（jī）器人等，關鍵性能因素包括支（zhī）持（chí）運動的（de）能（néng）力和HDR。由於小型化的需求，需（xū）要盡（jìn）可能采用（yòng）緊湊的方案，以實現差異化的競爭（zhēng）優勢。如安森美（měi）半導體的小尺寸全（quán）高清AR0330，光學格式僅1/3英寸，有助於實現（xiàn）緊湊（còu）的（de）設計，分辨率2304 x 1296，具有卓越的色彩（cǎi）準確（què）度，微光靈敏度和低噪聲水平（píng），可實現高（gāo）速圖像捕獲，並包括可調配置(增益、幀速率和曝光)，同時保持低功耗

     此（cǐ）外，上文提到的用於安防領域的AR0237和AR0430同樣適用（yòng）於家電成像應（yīng）用。

“助（zhù）手”是視覺IoT中非常有前景的一類應用（yòng）

     如視覺助手、語音音響、服務/護理機器人等都屬於“助手”類應用，快速對焦、HDR是這類應用的關鍵性能因素，深度能（néng）力/智能是實（shí）現差異化的關鍵。

AR1335：通過PDAF快速（sù）對焦

      AR1335采用相位檢測對（duì）焦(PDAF)技術，在（zài）用於視覺助手類應用時能快速幫助把報紙、雜誌、說（shuō）明書上的圖片聚焦然後（hòu）轉換為語音（yīn）使用戶聽（tīng）到。AR1335支（zhī）持4K、30 fps輸出，基於1.1 um BSI像素，在1300萬像素、30 fps模式下的功耗（hào）為（wéi）270 mW，其它（tā）特性包括：高靈敏度實現極佳的微光性能、高滿井電荷容量(LFW)實現HDR、3D同步（bù）控製支持立體視頻捕獲等。除了視（shì）覺助手，AR1335還可用於4K錄像、身體攝像機、無人機、運動（dòng）攝像機等應用（yòng）。

機器人應用

      圖像傳感（gǎn）器用於如（rú）娛樂、掃地機器人、陪伴型機器人等應用的關鍵性能因素（sù）是視覺定位，即對移動物體（tǐ）的成像，以及HDR。

全局快門AR0144解決拖影問題

     眾（zhòng）所周知，采用卷簾快門對移動的物體曝（pù）光，圖像會產生拖（tuō）影。全局快門可解決拖（tuō）影問題。安森美半導體在全局快門傳感（gǎn）器（qì）市場處於領先的市場（chǎng）地位。

      AR0144是安森美半導（dǎo）體的一款可謂是明星級（jí）的全局（jú）快門圖像傳感器，已大量用於（yú）掃描、無人機、AR/VR、機器視（shì）覺、360度攝像頭、深度攝（shè）像機等市場，采（cǎi）用3.0 um像素（sù），提供領先的全局快門能效，在輸出100萬像素、60 fps時的功耗低於（yú）250 mW，能在靜態和動態場（chǎng）景應用中捕捉準確和（hé）快速的影像，尺寸極緊湊。

     如圖3所（suǒ）示，采用卷簾快門的AR0141所（suǒ）捕獲到的轉動的風扇內的名（míng）片圖像已（yǐ）明（míng）顯變形（xíng），而采用全局（jú）快門的AR0144所捕獲的圖像沒有任何偽影（yǐng）。

圖3：AR0141對比AR0144

      與同樣采用（yòng）全局快門的（de）競爭對手相比，AR0144的全局快門能效(GSE)比競爭對手好5倍，滿井電（diàn）荷容量(LFW)好2倍。

圖4：AR0144提供（gòng）同類最佳的LFW和GSE

     在（zài）無（wú）人機等動態應用中，AR0144的低（dī）功耗（hào）特性能夠延長充電時間（jiān）間隔，其成像性能能更好地映（yìng）射環境，避免嚴重碰撞。在3D攝像機和AR/VR設計中，AR0144可提供一種具性價比及小尺寸的方案，用於捕獲雙重圖像進行3D成（chéng）圖或深度感知。

     此外（wài），安森美半導體還提供AR0134和（hé）AR0135兩款全局快（kuài）門傳感（gǎn）器，采用（yòng）iBGA封裝，用（yòng）於對可靠性要求更嚴格的應用。三款全局快門傳感器的關鍵規格如下表所示。

表1：安森美半導體的全局快門傳感器

結語

     物聯網邊緣設備未來會趨於更智能和盡（jìn）可能降低功耗。其涵（hán）蓋的（de）智能家居市場中大量的新興應用將產生（shēng）對成像子係統的需求，設計挑戰包括不受控製（zhì）的光（guāng）照環境和要求盡可能最低（dī）的功耗。通（tōng）過把傳感器與係統單芯片(SoC)、鏡頭、模塊和算（suàn）法結合在一起（qǐ）形成強大的生態係統以易於開發將至關重要。安森美半（bàn）導體的優勢不僅在於擁有領先（xiān）的圖像傳感器技術解決光照條件、功耗（hào）等多方麵的挑戰，提供差異化方案和推進未來的趨勢，並具備廣博的陣容滿足不同的需求，還提（tí）供開發套件並結（jié）合行業（yè）夥伴的方案，幫助簡化設計（jì）和降低成本。