如果說(shuō)機(jī)器視覺(jué)是全球智能的“慧眼”，那么視覺(jué)傳感器就是機(jī)器視覺(jué)的“眼球”。視覺(jué)傳感器雖然出現(xiàn)于50年代后期，但由于其精準(zhǔn)性、易用性、功能豐富及成本合理的特點(diǎn)，發(fā)展十分迅速，被廣泛地被應(yīng)用于機(jī)器人視覺(jué)領(lǐng)域，是機(jī)器人中最重要的傳感器之一。

原理與結(jié)構(gòu)

視覺(jué)傳感器是整個(gè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)信息的直接來(lái)源，其主要功能就是獲取足夠的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)要處理的最原始圖像，再將其與內(nèi)存中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，以做出分析，為后面的智能系統(tǒng)提供視覺(jué)判斷依據(jù)。

視覺(jué)傳感器能夠從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)以千計(jì)的像素，圖像的清晰和細(xì)膩程度通常用分辨率來(lái)衡量，以像素?cái)?shù)量表示。部分視覺(jué)傳感器能夠捕獲的像素值很高，無(wú)論距離目標(biāo)數(shù)米或數(shù)厘米遠(yuǎn)，傳感器都能“看到”十分細(xì)膩的目標(biāo)圖像。在捕獲圖像之后，視覺(jué)傳感器將其與內(nèi)存中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，以做出分析，判斷其與標(biāo)準(zhǔn)圖像是否相同。

視覺(jué)傳感器原理圖

如上圖所示，視覺(jué)傳感器的基本結(jié)構(gòu)與人眼接受、處理圖像的過(guò)程類似，主要有照明、相機(jī)、控制器三部分組成。工作時(shí)首先照明部分將物體照亮，然后相機(jī)部分將物體的反射光轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，再由控制器部分對(duì)電子信號(hào)進(jìn)行分析處理。

高速視覺(jué)傳感器

近年來(lái)，隨著人工智能的高速發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)行業(yè)也開(kāi)始取得了許多創(chuàng)新性的突破。為了打破現(xiàn)有視覺(jué)傳感器無(wú)法捕獲快速移動(dòng)的物體或現(xiàn)象和只能重復(fù)特定動(dòng)作的局限，日前出現(xiàn)了一種全新高速視覺(jué)傳感器，該傳感器可以每秒1000幀的速度對(duì)物體進(jìn)行檢測(cè)和跟蹤，可能讓機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)快速地對(duì)運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象作出反應(yīng)，讓視覺(jué)傳感器也變的更加智能。

讓我們先來(lái)看一段視頻了解下：

從結(jié)構(gòu)來(lái)看，高速視覺(jué)傳感器為堆疊式構(gòu)造，具有背照式像素陣列和信號(hào)處理電路層。電路層配有影像處理電路和可編程列并行處理器，可進(jìn)行高速目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤?；诒痴帐较袼仃嚵?，這種構(gòu)造可實(shí)現(xiàn)高靈敏度成像，檢測(cè)和跟蹤目標(biāo)的速度為每秒1000幀。

在此之前，裝有30fps處理的影像傳感器系統(tǒng)并不總是能夠捕獲快速移動(dòng)的物體或現(xiàn)象。在1,000fps下，視覺(jué)傳感器成像速度比傳統(tǒng)芯片快約33倍，可以捕獲快速移動(dòng)的物體，并從影像信息中檢測(cè)物體，同時(shí)使用高速處理功能提取質(zhì)心、力矩和運(yùn)動(dòng)矢量等信息。

在視頻中我們可以看到，在快速劃過(guò)的硬幣當(dāng)中，系統(tǒng)能對(duì)每一枚硬幣進(jìn)行識(shí)別，并能跟蹤硬幣的軌跡，整個(gè)過(guò)程中無(wú)需終止硬幣運(yùn)動(dòng)就能檢查硬幣的一些項(xiàng)目情況。

傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人一般通過(guò)使用程序的既定運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)來(lái)工作，反饋較慢。如果在檢測(cè)工廠和其它地方生產(chǎn)線異常或故障時(shí)發(fā)生延誤，可能會(huì)產(chǎn)生致命的結(jié)果。高速視覺(jué)傳感器所具備的高速跟蹤功能，能夠瞬間捕獲異?；蚬收?，處理結(jié)果從傳感器逐幀輸出，以比傳統(tǒng)方法更快的時(shí)間反饋到系統(tǒng)，從而讓系統(tǒng)做出判斷。甚至視覺(jué)傳感器內(nèi)部芯片本身可以自行處理圖像，所以人們無(wú)需過(guò)分地將圖像發(fā)送到單獨(dú)的計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的實(shí)時(shí)反饋、自主操作。

在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，用于檢測(cè)和跟蹤目標(biāo)的影像處理必須用電腦等其它設(shè)備后期執(zhí)行，而將傳送影像數(shù)據(jù)、檢測(cè)目標(biāo)和跟蹤影像處理等功能集成在一枚芯片上的全新視覺(jué)傳感器，改變了這一點(diǎn)。高速視覺(jué)傳感器不但使后期設(shè)備變得更緊湊小巧、降低系統(tǒng)整體能耗，還通過(guò)消除某些物理限制，從而擴(kuò)展了新系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)潛力。

這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)改善未來(lái)攝像機(jī)的AF系統(tǒng)方面發(fā)揮作用。此外如果把這項(xiàng)傳感器技術(shù)用在工業(yè)機(jī)器人的實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)上，利用高速視覺(jué)傳感器的高速跟蹤功能，實(shí)現(xiàn)自主機(jī)器人響應(yīng)移動(dòng)和狀態(tài)的操作，這有助于機(jī)器人工作更有效率。

不過(guò)，目前這款傳感器還只是概念產(chǎn)品，索尼公司預(yù)計(jì)將于2017年10月開(kāi)始出貨樣品。

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