Scoprite le applicazioni di visione artificiale con i sensori CMOS di ON Semiconductor

L'avanzamento delle macchine è inarrestabile e sarà sempre più accompagnato dal bisogno di capacità visive per una gamma crescente di applicazioni innovative. Per consentire alle macchine di vedere e interpretare le informazioni visive provenienti dal mondo fisico, sono necessari sensori di immagini, componenti e algoritmi di elaborazione per acquisire, analizzare e agire sulle immagini in tempo reale.

La creazione di applicazioni di visione artificiale porta con sé compromessi critici, pertanto i progettisti devono avere accesso a una serie di prodotti robusti che consentano loro di affrontare molteplici casi d'uso e livelli di prestazioni. On Semiconductor (onsemi) offre un ampio portafoglio di prodotti di visione, da sensore di immagine CMOS con otturatore totale ad alte prestazioni a sensori con otturatore progressivo più convenienti, nonché soluzioni di elaborazione delle immagini su scheda (Figura 1).

Figura 1: On Semiconductor offre un'ampia gamma di sensori CMOS per soddisfare le diverse esigenze di varie applicazioni. (Immagine per gentile concessione di On Semiconductor)

Un sensore con otturatore totale acquisisce tutti i pixel simultaneamente, fermando di fatto un istante nel tempo. Un sensore con otturatore totale con un'elevata frequenza di fotogrammi consente ai sistemi di visione artificiale di funzionare in modo accurato e affidabile in ambienti veloci, imprevedibili o ad alta precisione. Ma velocità di fotogrammi superiori comportano un maggiore consumo, una maggiore larghezza di banda e una maggiore potenza termica.

I sensori con otturatore progressivo leggono le immagini riga per riga e sono più efficienti dal punto di vista energetico e più economici. Sono però destinati ad applicazioni statiche o lente, come la scansione di documenti o dispositivi intelligenti a basso costo, in cui velocità e precisione sono meno importanti rispetto a dimensioni, potenza e budget.

La crescente domanda di applicazioni di visione

La rapida espansione della domanda di applicazioni di visione artificiale è trainata dall'automazione, dall'integrazione dell'intelligenza artificiale (IA) e dalla crescente necessità del controllo di qualità in vari settori. Le previsioni di crescita annua composta vanno dall'8% al 13%, con stime del valore di mercato per il 2025 che vanno dai 16 ai 23 miliardi di dollari.

Ciò che conta per i progettisti è che la visione artificiale stia lasciando il suo ambito applicativo industriale tradizionale e stia diventando una caratteristica fondamentale dei componenti elettronici consumer, dell'assistenza sanitaria e di un'ampia gamma di settori aziendali, tra cui l'agricoltura e la logistica.

I progettisti hanno l'opportunità di integrare la visione artificiale nei prodotti di domotica, nella robotica, nelle automobili e nei dispositivi medici, perché siano in grado di vedere, interpretare e rispondere a ciò che accade nel mondo fisico.

Il successo di tali applicazioni dipenderà in larga misura dalla capacità di bilanciare i compromessi tra ottica, potenza, elaborazione e connettività. Grazie a una solida gamma di prodotti di visione, onsemi offre ai progettisti le opzioni necessarie per bilanciare velocità, qualità dell'immagine, integrazione e costi.

Opzioni con otturatore totale

Per immagini pulite e non sfocate di scene in rapido movimento, i progettisti possono utilizzare ARX383CSSM00SMKA0-CR, uno di una serie di sensori con otturatore totale da 0,3 megapixel con risoluzione VGA, che fornisce fino a 120 fps a piena risoluzione. Produce immagini nitide e con basso rumore sia in scene con scarsa illuminazione che luminose, con la capacità di acquisire sia video continui che singoli fotogrammi, il che lo rende un'opzione versatile per una vasta gamma di applicazioni.

AR0235CSSM00SMKA0-CR è un sensore con otturatore totale da 2 megapixel progettato per sistemi di visione ad alta velocità. Con altre varianti AR0235, questi sensori sono ottimizzati per l'acquisizione precisa e veloce di scene in movimento a 120 fps con risoluzione completa, garantendo l'eliminazione di sfocature da movimento anche in ambienti con movimenti rapidi. Ciò li rende particolarmente adatti per applicazioni di scansione e ispezione industriale.

Un'opzione con otturatore totale più economica è AR0145CSSM28SMKA0-CR, che fa parte di una serie di sensori CMOS da 1 megapixel e 60 fps. Utilizza un'interfaccia esclusivamente MIPI ed è un componente economicamente vantaggioso per moduli di visione integrati, scanner compatti e robotica, dove non è necessaria una risoluzione più elevata.

Sensori con otturatore progressivo

Nella categoria degli otturatori progressivi, onsemi fornisce una serie che include il modello AR0246NPSC10SMKA1-CR da 2 megapixel, caratterizzato da immagini affidabili a media risoluzione con una matrice di pixel attivi di 1920 H x 1080 V. Progettato per sistemi di visione a basso consumo e convenienti, bilancia la qualità dell'immagine e la convenienza in applicazioni quali telecamere integrate e videosorveglianza intelligente, supportando sia l'acquisizione video continua sia quella di singoli fotogrammi.

Per applicazioni che richiedono l'acquisizione precisa e veloce di scene in movimento con una bassa potenza di lavoro, i progettisti possono optare per il sensore con otturatore progressivo AR0544CSSC11SMKA1-CP2 da 5 megapixel. Questo sensore compatto e ad alte prestazioni fornisce immagini ad alta risoluzione fino a 60 fps e 30 fps in modalità LI-HDR.

Poi esiste il modello NOIP1SE2000A-LTI, un sensore da 2 megapixel con un processore di segnale per immagini (ISP) su scheda. Questo consente al sensore di gestire direttamente funzioni essenziali come l'esposizione automatica, la correzione del colore e persino la compressione di base. Ciò può rappresentare un vantaggio significativo per le applicazioni in cui latenza e l'efficienza energetica sono fattori critici e le prestazioni non possono essere compromesse, come droni, sistemi AR/VR indossabili o telecamere intelligenti.

Questi prodotti sono solo una piccola parte della linea di sensori CMOS, che conta centinaia di unità. Inoltre, onsemi offre prodotti complementari, tra cui chipset serializzatori/deserializzatori, CI di gestione dell'alimentazione, kit di valutazione e schede di sviluppo, algoritmi embedded e strumenti di accordo, per fornire ai progettisti un ecosistema completo per la creazione di sistemi di visione end-to-end.

Conclusione

Grazie a un ecosistema completo di sensori CMOS, componenti di supporto e strumenti, onsemi consente ai progettisti di superare le sfide tecniche legate a ottica, alimentazione, elaborazione e connettività. La vastità e la flessibilità della gamma di prodotti di onsemi garantiscono ai progettisti la scelta delle soluzioni adatte alle loro esigenze, aprendo la strada a progressi in mercati quali domotica, robotica, assistenza sanitaria e tecnologie automotive.