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作者： 安森美智能感知事业部Geoff Ballew

当前我们对图像传感器的依赖程度超出了大多数人的想象。图像传感器应用在汽车上，帮助我们避免碰撞；应用于建筑监控，防止非法入侵；应用于生产线，检查产品的质量。有趣的是，人们经常按照像素大小和解析度等非常简单的指标，对图像传感器进行分类，但为不同应用选择合适的传感器要比这复杂得多。

分辨率

我们依赖于传感器来探测危险，或检测产品中的缺陷，因而传感器的图像质量至关重要。系统设计人员和最终用户通常认为，更高的分辨率（即图像中的像素更多）可以增强图像质量。但情况并非总是如此。更高的分辨率固然可以保留图像的锐化边缘和精细细节，有助于进行目标识别，但也有其他一些因素需要考虑。更高的分辨率会对一些关键参数造成不利影响，比如捕获速度/帧率、传感器尺寸和传感器功耗。它还会影响其他一些系统因素，例如更大的图像需要更高的带宽、存储空间和处理能力。如果必须达到更高的分辨率，那么减小像素大小可以维持镜头和摄像机尺寸，以达到成本和尺寸目标，同时增强图像质量。

人们常以为需要增加尽可能多的像素，而不考虑这决策对成本和系统性能的影响。每当新项目启动时，首先应进行全面的需求分析，需要考虑产品的最终用途、核心参数及各种约束条件，例如镜头和机身的物理尺寸、功率等限制因素。这样可以确保传感器更符合您的应用需求，不会因过早依据分辨率而缩小选择面。

图 1：使用 1/1.5 英寸 540 万像素 3 µm 分立二极管传感器之前的分辨率

图 2：使用 1/1.8 英寸 830 万像素 2.1 µm 超级曝光传感器之后的分辨率

电源

图像传感器的性能还在很大程度上取决于其他系统组件，这些组件可能不在光路上，甚至不是传感器的一部分，因而可能不太起眼。而设计人员可能就在这些不太起眼的方面做出了妥协，例如电源的设计。这种妥协会降低图像质量，因为来自电源组件的电噪声可能导致各种图像缺陷，可能是某些细微的缺陷，也可能是每个观看者都会注意到的明显缺陷，但他们可能并不知道缺陷的起因。

实质上，图像传感器就是光子计数器。在微光条件下，光子数量较低，因而系统中的任何“噪声”在图像中表现得更为明显。来自电源的电压尖峰或电压瞬变可能导致最终的图像输出存在缺陷。虽然传感器的设计允许电源电压在容差范围内波动，但一旦出现超出这个范围的偏差，就会影响图像质量。因此，供电的质量是摄像系统设计中的一个至关重要的因素。

噪声源

器件在测量光照时不出现任何误差或偏差只存在于理想情况中；在现实中，传感器芯片中的电路会遇到不同的噪声源，影响每个像素的信号电平，进而影响最终图像中的像素。一般来说，使用最新传感器可以很好地控制读出噪声，但另一种名为暗信号非均匀性 (DSNU) 的噪声源带来了更大的挑战。

在完全黑暗的条件下拍摄图像时，会出现 DSNU 噪声源：由于场景是完全黑暗的，理应完全没有信号，但有些电子会出现异常行为，它们被算作由入射光引起的，造成图像不是完全黑色的。如果每个像素都有这种情况，可以减去这些噪声，就好比您在编辑一张照片时，让整个图像都变得暗一点。但如果这种噪声在像素阵列上不是均匀分布的，就会出现问题，因而 DSNU 是衡量像素阵列差异大小的指标，而随着传感器温度升高，这个问题会变得更严重。由于会受温度影响，传感器可能在有空调的实验室内测试结果良好，但在炎热环境下，表现得不尽如人意。炎热的夜间环境对控制 DSNU 带来了极大的挑战，由于没有太多的有效信号，这种噪声源将变得更加明显。为了解决这个问题，应在系统常规工作的温度范围内和不同光照条件下，对任何传感器进行测量。如果仅根据室温环境中的测试来选择图像传感器，则在温度升高时，可能遇到意外情况。

信噪比 (SNR)

信噪比的英文缩写为 SNR，定义为信号功率与噪声功率的平均比率。无论噪声多大，如果信噪比非常高，则噪声对图像的影响会小得多。这就好比餐馆账单上的错误。如果您只点了一杯咖啡，多 3 美元就很容易发现，但如果是一大群人用餐，账单金额达到几百美元，您可能不会注意到多出的 费用，因为它占总金额的百分比非常小，即使在两种情况下都是 3 美元。同样，如果信号来自数千个光子，就算多几个光子，您可能也不会注意到多出的信号。

再回到图像传感器，如果您的图像包含亮光区域和暗光区域，您将在某些区域发现更多噪声。出人意料的是，这些噪声可能不在图像的暗光部分，而可能在“中光”区域。在低光向亮光转换的过渡区域，仍然存在一些设计限制。要在不引入技术细节的情况下解释清楚这一点不太容易，但我们可以将它比作自行车上的齿轮以便理解。如果您有一辆 10 速自行车，它会带有一个针对低速优化的齿轮和一个针对最高速优化的齿轮，两者之间还有很多档位。假定自行车只有最高速齿轮、中速齿轮、最低速齿轮：您将拥有适用于慢速（低光）、中速（中光）、快速（亮光）骑行的合适齿轮，但从低速到中速、从中速到高速的转换则不会太舒适，在骑行的某些路段，您会发现这些缺少的齿轮很重要。

有些制造商常将平均信噪比当作图像传感器的主要指标，特意选择信噪比良好区域的性能统计数据，暗示这些数据代表了所有光照条件下的整体图像质量。这就类似于上述示例中的自行车制造商将 3 速自行车的平均齿轮比数据用到 10 速自行车上。中速齿轮约为所有 3 个档位的平均值，但从低速到中速、从中速到高速的转换存在很大的空白，现有的 3 个齿轮都不是理想的选择。设计人员必须知道这一点，不要受到“平均”信噪比的蒙蔽。解决方法是在所需的各种不同光照条件下，对传感器进行测试，并且测量整个范围内的信噪比，看看您是否会受到“自行车缺少齿轮”的影响。

简而言之，如果图像质量对于您的图像传感器应用至关重要，您必须避开一些潜在的陷阱。对分辨率和噪声影响所做的假设必须通过测试加以验证，从而确保在最终系统设计中不出意外。

在广泛应用中实现精确测量-从原型机测试，到设备与工厂监控的绝佳工具

Axiometrix Solutions工业测试集团旗下制造商imc Test & Measurement，推出了全新的模块化数据采集系统imc ARGUSfit。imc ARGUSfit的基本单元和高速测量模块及现场总线接口模块(如CAN FD)，可以通过“卡扣机制”便捷地连接在一起，为车辆、大型装备测试与监控等应用场景提供丰富的灵活性。模块化的结构设计使得imc ARGUSfit可以完美适应不断变化的测试环境，得益于极其紧凑的外壳设计，使其成为狭小空间测试应用的理想选择。对于分布式测量，模块之间可通过光纤电缆连接，这使得仪器灵活且坚固。通过这种方式，测量模块可以尽可能靠近传感器放置，以减少噪声和干扰，并节省昂贵的电缆。imc ARGUSfit的系统总采样率为5 MS/s，可超过1000个通道的扩展能力，以及单通道高达500 kS/s的采样率，是imc迄今为止最强大的数据采集平台。内部SD卡插槽数据存储，无需PC即可独立运行，可选配UPS单元提供车辆启动瞬间的掉电保护。同时，内部集成实时分析单元imc Online FAMOS，便于在测量过程中执行数据分析任务。新一代imc ARGUSfit数据采集系列，不仅推出高速测量模块，如：可用于加速度计和麦克风等ICP型传感器的ICPU-6测量模块，以及通用电压放大器测量模块UTI-6。而且，可兼顾中低速数据采集，例如：imc ARGUSfit模块（高速）可与现有imc CANSASfit系列的模块（中低速）无缝集成。这将进一步扩展测试应用的可能性，并延伸新系统使用边界。秉持“同一平台”的产品设计理念，imc ARGUSfit可在测量任务中，与其它所有imc数据采集产品系列同步运行。

全新imc ARGUSfit数据采集平台的模块化结构设计理念，使得imc ARGUSfit基本单元可以通过“卡扣”机制与测量模块、现场总线模块轻松配对连接，而无需额外的电缆连接。结合光纤系统总线扩展模块，可实现集中式或分布式系统设置的多种组合，这些设置可以匹配车辆或大型设备原型机的复杂测试需求。由于imc ARGUSfit与imc CANSASfit及其HISO系列兼容，亦可以在高压环境下进行数据采集，实现兼顾低速和高速采样通道的综合性完整测量解决方案。新推出的imc ARGUSfit系列模块 —— ICPU-6用于记录ICP加速度计，UTI-6用于测量电压、电流和RTD（PT100/1000），可用于高速和大通道数的应用场景设置中，如涡轮机测试、状态监测、风洞测试，甚至也可满足高压环境中的测试需要。此外，可以将新款imc ARGUSfit与任何imc已有数据采集系统同步运行。

在集中与分布式测量中，紧凑的模块设计使得imc ARGUSfit可以靠近传感器放置，独特的imc ARGUSfit系统总线支持高达5 Mbps的总系统数据速率。由于采用了光纤连接，即使在分布式数据采集设置中，imc ARGUSfit也能保持这种速率。事实证明，这种材料在250米距离内具有最佳的抗电磁干扰性能，因此在建筑、桥梁、高铁和船舶上都具有开创性的应用能力。另一方面，在试验台架环境中，这一特点也能确保原始信号的质量和降低布线成本。凭借imc ARGUSfit内部集成、易于使用的实时信号处理平台imc Online FAMOS，结合测控软件imc STUDIO和后处理软件imc FAMOS，“从传感器到测试报告”—— imc ARGUSfit提供一整套涵盖硬软件的完整解决方案。

值得一提的是，此次新产品发布，全新imc ARGUSfit数据采集平台与传感器数据库imc SIMPLEX一起推出。该数据库由一个手机移动端应用程序和24/7云服务组成，用户可通过RFID/NFC或QR码实时在线规划配置其传感器数据库，并在测控软件imc STUDIO中直接将它们分配到测量通道。这些简便操作有助于用户节省时间，避免可能出现的错误，并确保可靠和良好的测量结果记录。

欢迎访问imc-tm.cn或联系imc中国办事处，了解更多imc ARGUSfit。

关于imc Test&Measurement

富有效率的测试，对imc全球客户获得成功至关重要——也是我们不断前行的驱动力。

自1988年以来，我们一直致力于通过最理想的测量解决方案来支持用户研发、服务和生产中的工业创新。由位于德国柏林的总部生产制造高效的测试测量系统，并在欧洲、美国、亚洲及世界各地开展业务。面向全球汽车和机械工程以及铁路、航空航天和能源行业的客户，imc传感器、数据采集系统和软件及其集成解决方案使其用户能够验证原型、优化产品、监控流程，并从车载(机载)或实验室应用的测量数据中获得见解。

全新的内部代工模式旨在释放更大价值。

近日，英特尔执行副总裁兼首席财务官 David Zinsner和英特尔公司副总裁兼企业规划事业部总经理 Jason Grebe介绍了英特尔的内部代工模式及其诸多优势。

英特尔正在拥抱其成立55年以来的重大业务转型。伴随着IDM 2.0转型的顺利进行，英特尔调整了其产品业务部门与制造部门间的合作方式。在全新的“内部代工模式”（internal foundry model）中，英特尔制造部门的损益（P&L）将单独核算，需要在性能和价格上参与竞争，英特尔的各产品业务部门则将能够自主选择是否与第三方代工厂进行合作。简而言之，英特尔的产品业务部门与制造部门的关系现在类似于客户和代工厂。

内部代工模式将确保英特尔在实现长期增长的同时提高效率、节约成本。一方面，内部代工模式能够推动英特尔实现在2023年节约30亿美元成本，在2025 年前节约80到100 亿美元成本的目标，另一方面，它也将助力英特尔达成非GAAP毛利率60%和营业利润率40%的长期增长目标。

此外，内部代工模式也会为英特尔代工服务的增长提供强大的助力。英特尔能够为客户分配专门的产能和有保障的供应渠道，并确保英特尔代工服务的公平性，保护客户的数据和知识产权（IP）。英特尔的先进制程节点最初将通过英特尔内部产品提升产量，将在很大程度上为英特尔代工服务的外部客户降低新制程的风险。

英特尔仍然将在2030年成为第二大外部代工厂作为自己的目标，也将始终保持产品部门和技术开发团队之间紧密而深入的联系，延续英特尔作为IDM公司的竞争优势。通过内部代工模式，英特尔能够为同时成为世界级的IDM公司和代工厂打下基础。

关于英特尔

英特尔（NASDAQ: INTC）作为行业引领者，创造改变世界的科技，推动全球进步并让生活丰富多彩。在摩尔定律的启迪下，我们不断致力于推进半导体设计与制造，帮助我们的客户应对最重大的挑战。通过将智能融入云、网络、边缘和各种计算设备，我们释放数据潜能，助力商业和社会变得更美好。如需了解英特尔创新的更多信息，请访问英特尔中国新闻中心newsroom.intel.cn以及官方网站intel.cn。