从“扫描”到“洞察”：Hyperlux ID如何赋能下一代机器视觉
深度感知能力是现代机器视觉系统中的核心要素，对于实现环境识别与空间理解至关重要。安森美（onsemi）推出的Hyperlux ID间接飞行时间（iToF）深度传感器，通过更紧凑的设计和更少的元件，实现了高精度的深度感知。
现代自动化设备不仅需要具备移动能力，更需要具备对环境的感知、识别和理解能力。要实现真正的自主运行，机器必须具备准确感知和响应周围变化的能力。而这一切的背后，依赖于高效的深度传感器，它为AI处理器提供必要的视觉输入。
实现高质量的深度感知并非易事。在操作物体或路径规划过程中，系统需要在极短时间内获取大量深度数据。传统图像传感器容易受到各种数字伪影的影响，如光晕、运动模糊和过饱和等，这些干扰因素会影响深度信息的准确性。
尽管AI与机器学习算法能够在一定程度上辅助系统区分真实场景与伪影，但真正可靠的方式是依赖性能稳定、精度高的深度传感器，使机器能够在不依赖模糊数据的情况下做出判断。
本文旨在探讨如何为不同应用选择合适的深度传感方案。作为全球领先的半导体制造商，安森美提供包括CMOS图像传感器、超声波传感器、短波红外（SWIR）传感器以及激光雷达等多种传感解决方案。
激光雷达与dToF技术的优势
激光雷达采用直接飞行时间（dToF）技术，能够实现远距离的深度测量。在需要实时测距的应用中，dToF技术比其他方法更高效，并能检测路径上的多个目标。
通过集成二维单光子雪崩二极管（SPAD）和硅光电倍增管（SiPM）技术，安森美的激光雷达组件能够探测远至300米范围内的光子信号。
然而，激光雷达在分辨率方面存在一定的局限性。为了实现全面覆盖，激光雷达通常需要扫描整个视场，这种方式在识别远距离目标边缘细节时存在不足。
高分辨率深度传感器的应用场景
当机器视觉系统检测到物体时，不仅需要识别其位置，还需推断其形状和结构。这要求系统具备高密度的数据采集能力，以确保图像的清晰度和分辨率。
- 工业安防系统需要识别门或入口附近10米范围内的移动物体。
- 视频会议系统在拍摄过程中，需根据人物移动自动调整焦距和构图。
- 仓库和物流中心的库存系统需持续追踪货物数量与存储位置。
- 工厂检测系统需要对零部件进行连续检测，以发现潜在缺陷。
- 物流系统对货物进行尺寸测量，以优化运输方案并提升安全性。
- 车辆装载系统需实时将货物从货架上转移到运输车辆。
这些应用场景都需要高分辨率的深度传感器来辅助系统判断最优的操作方式。而这一切依赖于深度感知技术的支持。
Hyperlux ID与iToF技术
Hyperlux ID是基于iToF技术的深度传感器，它通过全局快门技术一次性采集所有入射光数据，从而实现高精度深度测量。相比传统的卷帘快门，全局快门能显著减少运动引起的误差。
Hyperlux ID通过8次相位曝光获取数据，并将这些数据整合为单帧图像。这种方式提高了相位计算的准确性，从而提升了深度测量的可靠性。
结合940nm红外光源和智能iToF技术，Hyperlux ID能够在多种复杂环境下保持良好的测距性能。特别是在强光或雾气条件下，该传感器仍能清晰识别远至20米的目标物体。
智能iToF技术的优势
智能iToF技术通过多频调制方式扩展了传感器的无歧义测距范围。借助两种不同频率的调制光源，Hyperlux ID能够计算出更远距离的目标。
AF0130内置的深度处理ASIC能够处理所有深度计算任务，而AF0131则为客户提供自定义算法处理能力。这种片上处理能力大大减少了对外部控制器的依赖，从而降低了系统复杂度和功耗。
环境光抑制与运动伪影消除
在强光环境下，iToF传感器容易受到环境光的干扰，导致深度数据失真。Hyperlux ID通过优化照明功率和调节积分时间，有效抑制环境光的影响。
AF0130采用全局快门技术，能够同时曝光所有像素，从而减少运动伪影。通过连续完成八帧曝光后再统一读取数据，Hyperlux ID显著提升了系统对运动物体的捕捉能力。
灵活适配与系统简化
Hyperlux ID支持情景配置，允许用户根据具体应用对传感器进行微调。例如，在近距离的传送带场景中，传感器可以自动缩短曝光时间以避免图像过曝。
通过将深度处理算法集成到芯片内部，Hyperlux ID简化了系统设计，降低了对外部微控制器或FPGA的需求，从而减少了系统的整体复杂性与成本。
Hyperlux ID的技术成果
Hyperlux ID AF0130和AF0131深度传感器在多个方面实现了突破：
- 搭载120万像素BSI全局快门，提升了深度感知精度。
- 结合智能iToF技术与片上存储，减少运动伪影，提升图像识别准确性。
- 片上算法处理能力，简化系统设计，降低功耗。
- 卓越的环境光抑制能力，扩展传感器的无歧义测距范围。
- 基于DevWare X开发环境，支持可编程控制与自定义配置。
迈向真正的机器视觉
在需要兼顾速度与精度的机器视觉应用中，Hyperlux ID提供了可靠的解决方案。现代自动化设备需要在关键微秒内获取深度与空间数据，而Hyperlux ID正是为此设计。
CMOS技术在过去因易受噪声和温度影响而受限，但通过工程设计与算法优化，CMOS传感器不仅克服了这些挑战，还在性能上超越了传统CCD传感器。
随着机器视觉成为各种自动化设备的标准配置，工业设备也对图像传感器的性能、可靠性与供应链稳定性提出了更高要求。安森美通过Hyperlux ID推动了机器视觉生态的发展，使其更加高效、可靠和易于部署。
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