機(jī)器視覺同樣是一個歷史很悠久的行業(yè)，其應(yīng)用廣泛且多樣化，涵蓋了包括電子制造、平板檢測、機(jī)器人、物流等在內(nèi)的多個細(xì)分市場。

圖1：感知技術(shù)應(yīng)用于汽車、機(jī)器視覺和邊緣人工智能等領(lǐng)域。

圖2：安森美半導(dǎo)體智能感知部全球市場及應(yīng)用工程副總裁易繼輝。

安森美半導(dǎo)體在成像傳感器行業(yè)有超過40年的歷史，在傳感技術(shù)方面經(jīng)歷了多次并購，如Cypress的CMOS 圖像傳感技術(shù)、TRUESENSE的CCD圖像傳感技術(shù)，以及Aptina的高容量CMOS 和汽車圖像傳感器。

TRUESENSE的前身是柯達(dá)影像，柯達(dá)影像的核心技術(shù)來源于貝爾實(shí)驗(yàn)室CCD影像。Aptina的前身是美國航天宇航局JPL噴氣式推動器實(shí)驗(yàn)室。1993年，JPL為了阿波羅登月開發(fā)出全球首款CMOS圖像傳感器。27年過去了，CMOS圖像傳感器已得到廣泛應(yīng)用。

從三年前開始，安森美半導(dǎo)體又陸續(xù)收購了IBM在以色列的毫米波雷達(dá)研發(fā)中心，以及專注于飛行時間(ToF)激光雷達(dá)傳感器開發(fā)的愛爾蘭SensL公司，以滿足汽車自動駕駛、機(jī)器人、醫(yī)療成像等對LiDAR及傳感器融合的需求。

圖3：安森美半導(dǎo)體是CMOS圖像傳感器的發(fā)明者。

隨著第四代工業(yè)革命的到來，人工智能對人類社會產(chǎn)生了巨大的影響。斯坦福大學(xué)人工智能專家、被人尊稱為“人工智能之父”的Andrew Ng認(rèn)為人工智能是新的電力，如同第二次工業(yè)革命電力一樣，給整個人類帶來了深入的改變；數(shù)據(jù)是人工智能的動力和發(fā)動機(jī)；感知是數(shù)據(jù)的燃料。

圖4：安森美半導(dǎo)體的全系列智能感知方案。

未來的汽車是一個架在四個輪子上、具有極強(qiáng)感知能力的計(jì)算機(jī)。ADAS攝像頭、倒車攝像頭、電子車鏡、駕駛員監(jiān)控、乘務(wù)員監(jiān)控、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)，現(xiàn)在最好的汽車感知系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人類的感知能力。

易繼輝介紹說，在人眼視覺中，圖像是為人眼所見并欣賞的，因此通常需要做到清晰、細(xì)致、色彩豐富且美觀；而在機(jī)器視覺中，圖像需提供足夠的信息，例如邊緣、形狀、大小等，供算法讀取并理解。

汽車成像主要面臨三大挑戰(zhàn)：

圖5：汽車成像面臨三大挑戰(zhàn)。

隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，未來的自動駕駛汽車不僅是“可靠的汽車”，更是“可信的汽車”，具有功能安全性和網(wǎng)絡(luò)安全性?！?strong>Hayabusa是整個市場具有最高寬動態(tài)效果和第一款具有網(wǎng)絡(luò)安全功能的產(chǎn)品，最近已經(jīng)上市。”易繼輝說。

易繼輝提到智能駕駛艙也越來越受重視，例如駕駛員識別、車椅位置調(diào)節(jié)、空調(diào)溫度、乘客監(jiān)控等。

圖6：智能駕駛艙可進(jìn)行駕駛員識別、車椅位置調(diào)節(jié)、空調(diào)溫度和乘客監(jiān)控等。

在談到自動駕駛時，易繼輝形象地介紹了L0~L5的概念。他說，L1叫做脫腳（feet off），腳可以自由；L2是脫手（hands off），手可以放開駕駛方向盤；L3是eyes off，駕駛員的眼睛可以不看了；第四級是mind off，腦子不用想了；第五級叫做limit off，即沒有任何局限、可以在任何場景下自動駕駛了。

圖7：中國汽車駕駛自動化分級的智能感知配置。

“從L1到L5，傳感器的數(shù)量和種類不斷增加。最大的差別在L3和L4，L4必須要激光雷達(dá)，對L3，激光雷達(dá)是可選的。”易繼輝認(rèn)為，“L3仍然需要駕駛員控制汽車，L4則完全不需要考慮駕駛員。L3就像加減法，L4是微積分：加減法永遠(yuǎn)算不出極限值，只有微積分才能算出極限值，所以只有在L4的情況下才能涵蓋所有極限情況。”

圖8：安森美半導(dǎo)體汽車感知+視覺的總體方案。

毫米波雷達(dá)在L1~ L5的不同自動駕駛級別上有不同的應(yīng)用。安森美半導(dǎo)體開發(fā)了一種叫做“MIMO+”的專利技術(shù)，能夠提供4D信息：距離(R)、速度(V)、角度(A)、高度(E)，用于L3級的自動駕駛。

圖9：毫米波雷達(dá)技術(shù)在自動駕駛中的應(yīng)用。

工業(yè)4.0、工業(yè)自動化、人工智能使機(jī)器視覺市場快速發(fā)展。邊緣人工智能不斷應(yīng)用于一些新的領(lǐng)域，如新零售、智慧農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)。

圖10：工業(yè)機(jī)器視覺及邊緣人工智能市場增長。

易繼輝介紹，平板檢測是整個工業(yè)機(jī)器視覺行業(yè)中對圖像傳感器最具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用。從1K、2K、4K到8K，像素在逐漸擴(kuò)大。

圖11：平板檢測對圖像傳感器要求很高。

從下圖可以看出，圖像傳感器的分辨率逐年提升，從過去的200萬、500萬、800萬、1200萬像素，到現(xiàn)在超過2000萬像素。對于同樣尺寸的圖像傳感器，噪聲導(dǎo)數(shù)逐年隨著像素的增大而不斷提高。帶寬也在逐年增加。

易繼輝舉例說，一個29 × 29mm² 的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用攝像頭，十年前可能只是200萬像素，后來逐漸增加到300萬、500萬、1200萬像素，今年已經(jīng)達(dá)到了1600萬像素，這是由技術(shù)推動的。這些技術(shù)包括：

圖12：1.3英寸固定尺寸圖像傳感器的發(fā)展。

圖13：采用AR1335圖像傳感器的水果新鮮度分類系統(tǒng)。

無接觸系統(tǒng)的成長潛力也非常大。安森美半導(dǎo)體的AR0230 HDR具有200萬像素及寬動態(tài)范圍，能提供很好的圖像質(zhì)量，進(jìn)而提高人工智能的判斷精度，應(yīng)用于無接觸付款以及飛機(jī)場、火車站、高鐵站等無接觸的通過閘口。

圖14：人臉識別付款應(yīng)用（AR0230 HDR）。

從第一次工業(yè)革命機(jī)械化到第二次工業(yè)革命電力化，到第三次工業(yè)革命計(jì)算機(jī)數(shù)字化，再到現(xiàn)在的第四代工業(yè)革命人工智能化、信息化，人工智能對人類社會的影響和改變遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計(jì)算機(jī)數(shù)字工業(yè)革命。