机器视觉核心部件的关键性能指标不断升级
思瀚产业研究院 埃科光电    2023-07-12

机器视觉核心部件的关键性能指标包括：工业相机的成像分辨率、数据位深度、采样速率、信噪比、图像传输速度等；图像采集卡的数据传输速度、图像处理能力、图像传输的稳定性和可靠性等。工业相机和图像采集卡的关键性能指标直接影响机器视觉系统的成像质量和工作效率。

近年来机器视觉的重点应用领域如 3C 电子检测、锂电池检测、光伏检测、半导体检测等迅猛发展，新型应用场景不断涌现，机器视觉产业也随之持续升级，需求端对机器视觉核心部件的性能要求不断提高，推动工业相机和图像采集卡的技术不断进步与升级。

得益于半导体技术的高速发展，图像传感器的分辨率不断提升，信号质量逐步提升，采样速度越来越快。目前，线扫描相机图像传感器输出分辨率已经达到了 24K，面扫描相机分辨率已经发展 2 亿像素以上，数据位宽也从最初的 8bit逐步发展到 10bit、12bit 乃至 16bit。

与此同时，前端嵌入式运算能力的进一步加强，使得更多的复杂运算可以在相机端实现，例如借助像素位移技术和超分辨率算法，可以实现 4 倍甚至更高分辨率的图像合成，埃科光电即通过此技术实现了1.5 亿图像传感器基础上的 6 亿分辨率图像输出。此外，传感器材料学和半导体新制程的进步，使得工业相机逐步开始从可见光向紫外、红外等多波段扩展，通过光谱信息和图像信息的结合，可以从更多维度检测分析产品，不断拓宽机器视觉在各种工业领域应用场景。

同样的，得益于半导体技术的进步，在图像采集卡方面，数据传输速度、传输带宽不断提高，图像数据的预处理能力不断增强。随着高速串行总线技术的成熟，多路串行数据传输开始逐步在图像采集卡中导入和推广。

以埃科光电的 CameraLink 和 CoaXPress 采集卡为例，传输带宽从 6.8Gbps 提升到了 50Gbps，并且未来随着总线并行路数仍将进一步提升到 100Gbps 甚至更高。随着数据中心等行业的发展，先进工艺逐步提升大规模可编程逻辑处理器的各项性能指标，使得在图像采集卡中进行图像预处理具备可行性，目前业界领先的图像采集卡供应商开始逐步开发可重构的图像处理算法，在计算机中构建异构化的图像处理平台，将原先完全由 CPU 承担的图像处理任务进行分解，从而大大地提升图像处理效率和能力。图像采集卡在这些方面的进步，大大提升了机器视觉系统处理复杂任务的能力，为进一步的广泛应用奠定了基础。