思特威人工智能浪潮将机器视觉冲向新蓝海
今年以来，以ChatGPT为代表的大语言模型掀起了AIGC人工智能技术的新浪潮。 最近，Meta推出了大型图像分割模型SAM，这使得自然语言处理的Prompt模式也开始在计算机视觉领域得到应用。 AI研究专家认为，SAM之于计算机视觉就像GPT之于大型语言模型。
计算机视觉，又称机器视觉，是人工智能的感知智能领域之一。 它是机器收集和理解信息的主要方式，因此常被比喻为机器人的“眼睛”。 在智能制造和工业4.0的变革趋势下，各种多模态人工智能技术的发展，推动了机器视觉这一实现智能制造的关键技术，也正乘风破浪走向新蓝海。
在与2023年慕尼黑上海电子生产装备展同期举行的工业机器人创新与电子“智能”制造高峰论坛上，智威科技工业与新兴芯片部副总裁金方奇发表了题为《机器追浪》的演讲。愿景，Smartway CIS助力打造行业“感知之眼”。 他比喻，越来越多的机器视觉应用需要智能终端准确、快速地采集和处理信息。 如果说相机是机器视觉的眼睛，那么CMOS传感器就可以看作是这双“眼睛”的视网膜。 。
机器视觉有望开拓CIS百亿蓝海市场
“在不久的将来，各类机器人将成为我们生活中不可或缺的一部分，无论是在工业生产领域，还是在家庭生活中，机器人都将扮演着越来越重要的角色。” 金方奇表示，“而机器人的核心技术之一就是机器视觉，它是机器人获取信息的主要手段，也是机器人‘感知之眼’的核心。”
一个完整的机器视觉系统一般由光学系统（光源、镜头、工业相机）、图像采集单元、图像处理单元、执行器、人机界面等模块组成。 随着工业自动化技术的不断发展，机器视觉越来越广泛地应用于3C电子、新能源、汽车、半导体、光伏等智能制造领域。 人们对智能制造技术的需求不断增长，正在推动机器视觉市场走向新的蓝海。
”Yole数据显示，到2026年，机器视觉在工业和自动化领域的市场规模预计将突破100亿元。CIS传感器作为机器视觉的核心技术，也将在此趋势下迎来日益火爆的蓝海市场他强调，Smartway专注于高端成像芯片技术，在这个专业市场中，将持续聚焦客户需求，驱动高端创新，不断推出更适合机器视觉的智能传感器产品。
自成立以来，智威CIS产品已赋能数千种智能视觉应用，包括智能手机、安防监控、车载电子、工业4.0、无人机、扫地机器人、智能教育、智能交通、生物识别等。智威将秉持“让人们用尖端智能影像技术更好地看到和理解世界”，以客户需求为核心驱动力，持续推动尖端影像技术升级，拓展产品应用领域，与合作伙伴共同推动未来智能影像技术的深度发展。
Yole数据显示，2021年，SmartSmart在汽车CIS市场排名全球第四、国内第二，迎来汽车应用领域的快速发展。 未来，我们将在人工智能、移动影像、汽车电子等新兴应用领域不断拓展和创新。
机器视觉需要什么样的CIS传感器？
制造业的转型升级带来了对高端工业相机的巨大需求。 机器视觉已成为不可或缺的一部分，市场空间广阔。 那么，机器视觉应用需要什么样的CIS传感器呢？
金方奇指出，无论是工业智能还是新兴机器视觉应用的发展，都面临着一个共同的应用场景，就是捕捉高速运动的物体，比如高速飞行下需要精准避障，快速移动等智能装配线上的物体。 目标等等。 目前相机的CMOS图像传感器的曝光方式一般包括卷帘快门曝光（Rolling Shutter）和全局曝光（Global Shutter）。 这个过程存在一定的时间延迟，这会在成像中造成“果冻效应”，最终的图像会发生变形。 因此，在机器视觉中，全局快门图像传感器具有更大的优势，因为它们成像时没有畸变。
（图片来自Smartway官网）
据介绍，Smartway于2017年开始研发全局快门技术，并于2018年发布了全球首款基于该技术的BSI像素架构+全局快门的图像传感器产品，并将其应用于工业相机。 2019年，Smartway Global Shutter相关技术层作为开幕论文首次亮相ISSCC 2019旧金山国际固态电路峰会，并于同年推出了搭载该最新产品的SmartGS®系列新产品SC132GS技术。 目前，SmartGS旗下SmartGS®全球曝光产品在无人机、扫地机器人、ITS智能交通、车载DMS/OMS、家用/商用机器人等新兴机器视觉领域拥有出色的市场表现。 屏障领域占据绝大多数市场。
除了全局曝光之外，机器视觉的应用对CIS传感器的性能和KPI也有非常高的要求，包括更高的信噪比、更高的帧率、更高分辨率、更高的灵敏度、动态范围和更低的功耗。 金方奇强调，“快门主要是用来控制传感器的有效曝光时间。对于一般成像应用来说，快门时间范围越长越好。但这并不适合需要捕捉快速移动的机器视觉应用“对于工业和新兴机器视觉应用，通常需要尽可能快的快门速度。”
他表示，SmartSmartGS®技术满足了机器视觉对CIS的上述高性能要求。 首先，第二代SmartGS®产品实现了更高的分辨率，这是国内企业在大尺寸高分辨率全局快门芯片领域的成功突破。 据悉，感光性好的图像传感器一般都是基于BSI技术，但全局曝光与BSI技术的融合难度较大。 迄今为止，SmartSite是全球最早实施基于BSI工艺的全局曝光技术的公司之一。
其次，Smartway的专业研发团队拥有优秀的IC设计能力，设计的芯片在灵敏度和信噪比方面都有良好的表现。
第三，Smartway的PixGain技术，通过传感器电路内置的低增益和高增益转换增益电路，分别控制明亮场景中的过度曝光，并提高黑暗场景中细节的捕捉。
最后，SmartSite的低功耗读取技术可以通过内部电路设计优化来降低模拟功耗和数字功耗。
AI浪潮下，需要更智能的视觉解决方案
随着工业数字化、智能化转型逐步深入，机器视觉已成为与工业应用结合最紧密的人工智能技术。 AI浪潮下，CIS不再仅仅需要输出图片、视频，还提供智能视觉解决方案。
“3D Stacked技术为图像传感器带来了更大的舞台，也为机器视觉的进一步发展带来了更多可能性。” 他强调，成像质量对于人工智能和机器视觉的发展具有重要意义。 例如，如果输入图像本身存在过曝、过暗等图像信息缺陷，即使是最强大的AI模型仍然可能做出错误的识别判断。 因此，图像传感器输出更高质量的图像以保证信息和细节的完整性显得尤为关键。
从消费级到工业级，SmartSite开启机器视觉新篇章
随着制造业转型升级进一步深入，工业CIS传感器将充分受益于各产业升级带来的需求扩大。 Yole数据显示，2021年工业CIS市场出货量为2520万台。 2021年至2027年预测期内，工业CIS出货量将以近10%的复合年增长率增长，到2027年将达到441万片。
金方奇介绍，SmartSite针对机器视觉应用的解决方案主要分为两类。
首先，面阵相机作为工业相机的一类，在工业自动化领域也有着广泛的应用。 通过连续、平面图像采集实现产品检测，一次性获得完整的目标图像。 工业级面阵图像传感器可以精确测量形状、尺寸、面积、距离、角度、交集等几何特征，从而实现自动化生产中的定位测量、缺陷检测等智能应用。
在该领域，SmartGS®系列自2018年起已推出两代产品系列，第一代产品已广泛应用于无人机、扫地机器人、人脸识别、生物识别、智慧教育等领域。 第二代产品系列受益于创新的SmartGS®-2技术，相比上一代技术产品具有更快的快门速度和更高的动态范围，能够精准赋能机器视觉工业应用和智能交通的需求。
线扫描相机是工业相机的另一大类。 工业领域有很多应用场景需要检测连续物料，例如圆形金属马口铁罐、生产线上移动的车门、传送带上的布料等。 被检测物体通常保持匀速运动，需要使用一台或多台线扫描相机对其进行逐行连续扫描，以实现其整个表面的均匀检测。 由于工业线扫描相机可以实现横向几K的分辨率，测量精度可以达到微米级，非常适合此类应用场景。
SmartSky于2022年底推出首款LA（线性）线阵系列4K分辨率高速工业CMOS图像传感器——SC430LA。该背照式（BSI）图像传感器配备了创新的SmartGS®-2全局快门技术，依托SmartGS®-2先进的模拟电路设计，支持优异的三线性色彩模式和32倍模拟增益，集高稳定性、高精度、低噪声、高线路频率四大性能优势于一体，可应用于各种工业环境，赋能全天候工业线扫描相机高传输速度、高图像质量。
（图片来自Sweetway公众号）
LA系列的推出，意味着Smartway实现了从机器视觉消费市场向工业级应用迈进的一大步，是Smartway加速布局高端机器视觉市场战略的重要里程碑。
