作者： Steven Keeping

視覺是迄今為止最重要的感官。我們?nèi)粘９ぷ髦兴蕾嚨男畔⒅校s 80% 來自視覺——我們的眼睛。視覺信息的處理速度極快，早在 2014 年，麻省理工學(xué)院 (MIT) 的神經(jīng)科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)，大腦只需 13 毫秒 (ms) 就能根據(jù)眼睛看到的東西形成完整的圖像。

視覺如此重要，因此許多人都希望在機(jī)器上添加視覺傳感器就不足為奇了。為產(chǎn)品添加機(jī)器視覺，可以獲得大量其他方式難以實(shí)現(xiàn)或無法實(shí)現(xiàn)的功能。例如，在裝配線上可在制造過程早期發(fā)現(xiàn)缺陷的檢測機(jī)器，或者可以檢查產(chǎn)品有效期的倉庫機(jī)器人。

添加視覺的挑戰(zhàn)在于模仿人眼的立體、高清彩色視覺。幸運(yùn)的是，大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用不需要如此強(qiáng)大的的性能。例如，假設(shè)您想要一臺機(jī)器檢查條形碼。此時(shí)，不需要傳感器具有高像素或查看顏色，鏡頭可以很簡單，不需要寬或深視野，也無需系統(tǒng)高速處理信息。因此，就可以從眾多適合該任務(wù)且廉價(jià)、可靠的商業(yè)視覺系統(tǒng)中進(jìn)行選擇。

為了補(bǔ)充人眼的不足，可以選擇對可見光譜以外的電磁波長敏感的傳感器。例如，添加紅外 (IR) 功能相對簡單，可以讓機(jī)器看到人眼看不到的東西。

選擇有源傳感器只是其中的一步，完整的視覺系統(tǒng)還需要更多組件，包括鏡頭和支架、從傳感器到應(yīng)用處理器的電氣連接，以及使其正常工作的輔助電子器件和軟件。因此，匹配和測試各種傳感器和鏡頭替代品可能會非常耗時(shí)且成本昂貴，如用于寬場景捕捉的超廣角鏡頭或用于更傳統(tǒng)設(shè)置的通用鏡頭。

緊湊完美的外形

[STMicroelectronics] 推出 [CAM-55G0/CAM-56G3/CAM-66GY 相機(jī) Promodules（開發(fā)模組）]，使開發(fā)過程變得更容易。開發(fā)模組專門用于開發(fā)，包含所需的圖像傳感器、鏡頭支架、鏡頭和即插即用扁平柔性電纜 (FFC)（圖 1）。您完成開發(fā)后， STMicroelectronics 會建議您與其合作，尋求商業(yè)解決方案。

圖 1：CAM-55G0/CAM-56G3/CAM-66GY 開發(fā)模組包括鏡頭、鏡頭支架、傳感器板和 FFC 電纜。（圖片來源：STMicroelectronics）

開發(fā)模組的體積很小，占地面積為 5 或 6.5 平方毫米 (mm ^2^ )。該模組基于一種尺寸為 2.73 x 2.16 mm 的緊湊型低功耗圖像傳感器（圖 2）。傳感器封裝適合尺寸受限的設(shè)備，例如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí) (AR/VR) 眼鏡或個(gè)人電子設(shè)備，并在可見光和近紅外光譜下運(yùn)行，具有 644 x 604 像素（0.38 百萬像素 (MP)）的分辨率。

圖 2：開發(fā)模組核心的光學(xué)傳感器尺寸僅為 2.73 x 2.16 毫米。（圖片來源：STMicroelectronics）

開發(fā)模組使用 MIPI 攝像機(jī)的串行接口 2 (CSI-2)，這是一種廣泛采用的高速協(xié)議，用于將靜態(tài)和視頻圖像從傳感器傳輸?shù)綉?yīng)用處理器。傳感器還具有自動(dòng)暗校準(zhǔn)、缺陷像素校正以及模擬和數(shù)字增益等功能。

通過不同的鏡頭看機(jī)器視覺

STMicroelectronics 能讓您輕松嘗試不同的機(jī)器視覺選項(xiàng)。目前，有幾種開發(fā)模組參考設(shè)計(jì)可供使用，且配備各種鏡頭和光學(xué)設(shè)置。這些預(yù)研模組配有聚焦鏡頭，在潔凈室環(huán)境中進(jìn)行粘合和測試，也配備了相同的柔性印刷電路 (FPC) 到板的連接器和引腳排列。這樣，使用相同的開發(fā)工具和光學(xué)參數(shù)，對配備不同鏡頭的開發(fā)模組進(jìn)行快速的即插即用配置成為可能。

開發(fā)工作有兩種選擇。您可以使用 [STEVAL-EVK-U0I1] USB 套件（圖 3）并連接 [STEVAL-55G1MBI1]S- 板（用于固定已安裝的攝像頭組件的板）（圖 4），也可以使用 [STEVAL-CAM-M0I1] P- 板將其與您最喜歡的嵌入式處理平臺連接。P- 板需要您單獨(dú)購買開發(fā)模組。帶有 S- 板的 EVK 可以通過 USB 連接與 PC 相連，而使用 P- 板的開發(fā)則從嵌入式處理平臺完成。

圖 3：STEVAL-55G1MBI1 S- 板插入 STEVAL-EVK-U0I1 USB 套件，該套件通過 USB 連接器連接到 PC。（圖片來源：STMicroelectronics）

圖 4：STEVAL-55G1MBI1 的 S- 板包括已安裝的攝像頭組件。（圖片來源：STMicroelectronics）

可以從 STMicroelectronics 下載圖形化用戶界面 (GUI) [軟件] 和 [Linux]驅(qū)動(dòng)程序。

結(jié)語

添加機(jī)器視覺能為應(yīng)用帶來了引人注目的新功能。然而，從市場上眾多的商業(yè)解決方案中選擇最佳系統(tǒng)，可能既耗時(shí)又極具挑戰(zhàn)性。STMicroelectronics 的開發(fā)模組和相關(guān)軟件簡化了設(shè)計(jì)和開發(fā)過程。通過將不同的開發(fā)模組插入 EVK 或嵌入式處理平臺，您就可以嘗試多種鏡頭和光學(xué)配置。

審核編輯 黃宇