嵌入式機器視覺概念和技術

嵌入式機器視覺系統包含從所選成像感測器接收光子到系統輸出的整個訊號鏈。系統輸出是指從影像中提取的經過處理或未經處理的影像或資訊，並提供給下游系統。當然，嵌入式系統架構師負責根據系統要求確保端到端效能。
首先需要熟悉電磁波譜以及希望系統執行的光譜域。人眼只能看到 390nm（藍光）至 700nm（紅光）波長之間的光譜，也就是通常所指的可見光譜；成像裝置憑藉所採用的技術，則能捕獲到更寬泛波長的影像，包括 X 光、紫外線、紅外線以及可見光譜。

在近紅外光譜及以下範圍，我們可以使用電荷耦合器件（CCD）或 CMOS （互補金氧半導體）影像感測器 (CIS)；到了紅外光譜範圍，需要使用專用的紅外檢測器。紅外光譜範圍之所以需要專用感測器，部分原因在於晶片成像器（如 CCD 或 CIS）需要的激發能。這些器件通常需要 1eV 的光子能量來激發一個電子，然而在紅外範圍，光子能量介於 1.7eV-1.24meV 之間，因此紅外成像器應基於 HgCdTe 或 InSb。這些器件需要更低的激發能量，經常與 CMOS 讀出 IC（即 ROIC）配合使用，以控制和讀出感測器。
ccd工作原理
最常見的兩種檢測器技術分別是 CCD 和 CIS
常用CCD/CMOS尺寸對比
電荷耦合器件被視為模擬器件，因此要整合到數字系統中就需要使用片外 ADC 以及所需模擬電壓電平下的時鐘生成功能。每個畫素儲存由光子產生的電荷。大多數情況下將畫素排列成 2D 陣列，組成多個行，每行包含多個畫素。讀出 CCD 時通過行傳輸將每行並行傳遞到讀出暫存器，再通過讀出暫存器將每行序列讀出。這個暫存器讀出過程中，電荷轉換為電壓。

CMOS 成像感測器能實現更緊密整合，使 ADC、偏置和驅動電路都整合在同一晶片上。這大大降低了系統整合要求，同時也提高了 CIS 設計的複雜性。CIS 的核心是有源畫素感測器 (APS)，其中每個畫素同時包含光電二極體和讀出放大器，因此，與 CCD 不同，CIS 能夠讀出陣列中的任意畫素地址。

儘管大多數嵌入式視覺都採用 CIS 器件，但是 CCD 仍用於非常注重效能的高階科研應用領域。