ໜວງພິມລະບົບການຕໍ່ເພື່ອທຸກປະໂຫຍດ | Sinoseen

ມີດີວາຍສະເຕີ້ນກ້ອງທີ່ມີຄວາມໄວ້ວາງຕ່ຳ (low lux) ນີ້ປະກອບດ້ວຍເຕັກໂນໂລຢີເຊີດເຊີ້ນທີ່ປະຫຼາດໃຈ ເຊິ່ງປ່ຽນແປງວິທີການທີ່ລະບົບຖ່າຍຮູບຈັບແສງໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ທ້າທາຍຢ່າງເລິກເຊິ່ງ. ວິທີການທີ່ປະຫຼາດໃຈນີ້ໃຊ້ສະຖາປັດຕະຍາຂອງ pixel ທີ່ມີຂະໜາດໃຫຍ່ຂຶ້ນຮ່ວມກັບແຖວເລນສ໌ຈຸລະພາກທີ່ທັນສະໄໝເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບໃນການເກັບຮັບຟອຕົນໃຫ້ສູງສຸດ, ເຮັດໃຫ້ກ້ອງສາມາດກວດຈັບ ແລະ ປະມວນຜົນແສງທີ່ມີຢູ່ໃນປະລິມານນ້ອຍທີ່ສຸດໄດ້. ການອອກແບບເຊີດເຊີ້ນທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງມີດີວາຍສະເຕີ້ນນີ້ມີ photodiodes ພິເສດທີ່ປ່ຽນຟອຕົນທີ່ເຂົ້າມາເປັນສັນຍານໄຟຟ້າດ້ວຍປະສິດທິພາບທີ່ບໍ່ເຄີຍມີມາກ່ອນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ປະສິດທິພາບດີກວ່າເຊີດເຊີ້ນກ້ອງທົ່ວໄປຢ່າງຫຼາຍໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີແສງນ້ອຍ. ເຕັກໂນໂລຢີການສະແສງຈາກດ້ານຫຼັງ (backside illumination) ທີ່ທັນສະໄໝຮັບປະກັນວ່າແສງຈະເຂົ້າໄປຍັງເຂດທີ່ມີຄວາມໄວ້ວາງຕໍ່ແສງຂອງແຕ່ລະ pixel ໃຫ້ຫຼາຍຂຶ້ນ, ໃນຂະນະທີ່ເຄືອບຕ້ານການສະທ້ອນທີ່ລະອຽດອ່ອນຈະຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍແສງທັງໝົດໃນເສັ້ນທາງດ້ານ quang ຂອງລະບົບ. ລະບົບຄວບຄຸມ gain ທີ່ສຸດລັບຂອງມີດີວາຍສະເຕີ້ນກ້ອງທີ່ມີຄວາມໄວ້ວາງຕ່ຳນີ້ຈະປັບລະດັບຄວາມໄວ້ວາງຕໍ່ແສງອັດຕະໂນມັດຕາມສະພາບແວດລ້ອມດ້ານແສງທີ່ເກີດຂຶ້ນຈິງໃນເວລານັ້ນ, ເພື່ອຮັກສາຄຸນນະພາບຮູບພາບໃຫ້ດີທີ່ສຸດໂດຍບໍ່ເກີດອາການບໍ່ພ້ອມທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ ຫຼື ມີສຽງຮີດ (noise). ຄວາມສາມາດໃນການປັບຕົວຢ່າງເຄື່ອນໄຫວນີ້ເຮັດໃຫ້ມີດີວາຍສະເຕີ້ນສາມາດປ່ຽນຜ່ານສະພາບແວດລ້ອມດ້ານແສງທີ່ແຕກຕ່າງກັນໄດ້ຢ່າງລຽບລ້ອນ ໂດຍຍັງຮັກສາການສະແດງສີທີ່ເປັນທຳມະຊາດ ແລະ ຄວາມລະອຽດຂອງລາຍລະອຽດໄດ້ຢ່າງດີ. ຊ່ວງຄວາມຖີ່ຂອງເຊີດເຊີ້ນທີ່ກວ້າງຂຶ້ນຈະຈັບແສງທີ່ຢູ່ໃນຊ່ວງຄວາມຖີ່ທີ່ຕາມນຸດສາມາດເຫັນໄດ້ (visible) ແລະ ຊ່ວງຄວາມຖີ່ infrared ໃກ້ຄຽງ (near-infrared) ພ້ອມກັນ, ເຮັດໃຫ້ມີຄວາມສາມາດໃນການຖ່າຍຮູບທີ່ຄົບຖ້ວນ ແລະ ສາມາດເຫັນໄດ້ຫຼາຍກວ່າທີ່ຕາມນຸດສາມາດເຮັດໄດ້. ອັລກົຣິດີມການຊົດເຊີຍອຸນຫະພູມຮັບປະກັນວ່າຈະມີປະສິດທິພາບທີ່ສົມໆເທົ່າກັນໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ noise ທີ່ເກີດຈາກອຸນຫະພູມເຮັດໃຫ້ຄຸນນະພາບຮູບພາບເສື່ອມຄຸນລະณะເວລາການໃຊ້ງານທີ່ຍາວນານ. ຄວາມສາມາດໃນການປະມວນຜົນສັນຍານຢ່າງໄວວາຂອງມີດີວາຍສະເຕີ້ນເຮັດໃຫ້ສາມາດປັບປຸງຮູບພາບໃນເວລາຈິງ (real-time), ໂດຍການນຳໃຊ້ອັລກົຣິດີມການຫຼຸດຜ່ອນ noise ແລະ ການປັບປຸງຄວາມຕົງຂອງສີ (contrast optimization) ໂດຍບໍ່ເກີດ latency ທີ່ຈະມີຜົນຕໍ່ການນຳໃຊ້ງານທີ່ຕ້ອງການຄວາມໄວ. ເຕັກນິກການປະມວນຜົນຫຼາຍຮູບພາບ (multi-frame processing) ຈະປະກອບຮູບພາບຫຼາຍຮູບເຂົ້າດ້ວຍກັນເພື່ອສ້າງຮູບພາບດຽວທີ່ມີ dynamic range ທີ່ດີຂຶ້ນ ແລະ ອັດຕາສ່ວນຂອງ signal-to-noise ratio ທີ່ດີຂຶ້ນ. ຄວາມສາມາດຂອງມີດີວາຍສະເຕີ້ນກ້ອງທີ່ມີຄວາມໄວ້ວາງຕ່ຳໃນການຮັກສາຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງສີໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີແສງນ້ອຍທີ່ສຸດ ມາຈາກການອອກແບບ color filter array ທີ່ທັນສະໄໝ ແລະ ອັລກົຣິດີມ white balance ທີ່ລະອຽດອ່ອນ ເຊິ່ງສາມາດປັບຕົວຕາມແຫຼ່ງທີ່ເກີດແສງ ແລະ ຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງທີ່ປ່ຽນແປງໄປເລື່ອຍໆ, ເພື່ອຮັບປະກັນວ່າຮູບພາບທີ່ຖ່າຍໄດ້ຈະສະແດງເຖິງທັດສະນີຕົ້ນສະຫຼາດຢ່າງຖືກຕ້ອງ ໂດຍບໍ່ຄຳນຶງເຖິງລະດັບຂອງແສງທີ່ມີຢູ່.

ມີດຕາການກ້ອງທີ່ມີຄວາມໄວ້ສຳລັບສະພາບແສງຕ່ຳ (low lux) ມີຄວາມສາມາດໃນການປະມວນຜົນສັນຍານດິຈິຕອນທີ່ຊັ້ນສູງ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມັນແຕກຕ່າງຈາກວິທີການຖ່າຍຮູບທົ່ວໄປ ໂດຍສາມາດໃຫ້ຮູບພາບທີ່ຊັດເຈນຢ່າງຍິ່ງໃນສະພາບແສງທີ່ທ້າທາຍ. ລະບົບການຫຼຸດຜ່ອນເສຽງຫຼາຍຊັ້ນຂອງມີດຕາການນີ້ໃຊ້ອັລກົຣິດີມທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງວິເຄາະຂໍ້ມູນຮູບພາບໃນລະດັບ pixel ເພື່ອກຳນົດ ແລະ ຂັບອອກເສຽງທຸກປະເພດ ເຊັ່ນ: ເສຽງທີ່ເກີດຈາກຄວາມຮ້ອນ, ເສຽງທີ່ເກີດຈາກການຖ່າຍຮູບ (shot noise), ແລະ ການຮີດຂອງສັນຍານໄຟຟ້າ ໂດຍຍັງຮັກສາລາຍລະອຽດທີ່ສຳຄັນຂອງຮູບພາບ ແລະ ຄວາມຊັດເຈນໄວ້ຢ່າງເຕັມທີ່. ວິທີການປະມວນຜົນທີ່ສຸດລ້ຳນີ້ໃຊ້ເຕັກນິກການຮຽນຮູ້ຂອງເຄື່ອງຈັກ (machine learning) ທີ່ໄດ້ຮັບການຝຶກສອນຈາກຕົວຢ່າງຮູບພາບໃນສະພາບແສງຕ່ຳຈຳນວນຫຼາຍລ້ານຮູບ ເພື່ອໃຫ້ລະບົບສາມາດແຍກແຍະລະຫວ່າງເinhົ້າຂອງຮູບພາບທີ່ແທ້ຈິງ ແລະ ສິ່ງທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ (artifacts) ໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງຢ່າງຍິ່ງ. ເຄື່ອງປະມວນຜົນຈິງໃນເວລາຈິງ (real-time processing engine) ຂອງມີດຕາການກ້ອງທີ່ມີຄວາມໄວ້ສຳລັບສະພາບແສງຕ່ຳນີ້ເຮັດວຽກດ້ວຍຄວາມໄວສູງ ເພື່ອໃຫ້ການຫຼຸດຜ່ອນເສຽງ ແລະ ການປັບປຸງຮູບພາບເກີດຂຶ້ນໂດຍບໍ່ມີການຫຼຸດຊ້າທີ່ເຫັນໄດ້ຊັດເຈນ ເຊິ່ງອາດຈະສົ່ງຜົນຕໍ່ການຈັບພາບແບບມີຊີວິດ (live monitoring) ຫຼື ການບັນທຶກ. ອັລກົຣິດີມການກົງກັນຂອງ spatial ແລະ temporal filtering ວິເຄາະທັງເນື້ອຫາຂອງແຕ່ລະເຟຣມ ແລະ ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງເຟຣມ ເພື່ອໃຫ້ການຫຼຸດຜ່ອນເສຽງມີປະສິດທິຜົນຫຼາຍຂຶ້ນ ໂດຍຍັງຮັກສາລັກສະນະການເຄື່ອນໄຫວທີ່ເປັນທຳມະຊາດໃນການນຳໃຊ້ກັບວີດີໂອ. ຄວາມສາມາດໃນການປະມວນຜົນແບບປັບຕົວໄດ້ຂອງມີດຕາການນີ້ຈະປັບຄ່າການປັບປຸງອັດຕະໂນມັດຕາມເນື້ອຫາຂອງທັດສະນີ ແລະ ສະພາບແສງ ເພື່ອເຮັດໃຫ້ຄຸນນະພາບຮູບພາບດີທີ່ສຸດສຳລັບສະພາບແວດລ້ອມທີ່ເປັນເອກະລັກ ໂດຍບໍ່ຕ້ອງມີການປັບແຕ່ງດ້ວຍມື. ເຕັກນິກການຮັກສາເສັ້ນຂອບ (edge preservation) ທີ່ທັນສະໄໝຊ່ວຍໃຫ້ລາຍລະອຽດທີ່ສຳຄັນເຊັ່ນ: ຕົວໜັງສື, ລັກສະນະຂອງໜ້າ, ແລະ ສ່ວນປະກອບທາງໂຄງສ້າງ ຢູ່ໃນສະພາບທີ່ຊັດເຈນ ແລະ ມີຄວາມຈະແຈ້ງຢ່າງເຕັມທີ່ ເຖິງແມ່ນຈະໄດ້ຮັບການຫຼຸດຜ່ອນເສຽງຢ່າງເຂັ້ມງວດ. ມີດຕາການກ້ອງທີ່ມີຄວາມໄວ້ສຳລັບສະພາບແສງຕ່ຳນີ້ມີອັລກົຣິດີມເປັນຂອງຕົນເອງ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຄວາມຕົກຕ່ຳ (contrast) ແລະ ຄວາມສະຫວ່າງ (brightness) ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງເລືອກເອົາໃນແຕ່ລະເຂດຂອງຮູບພາບ ເພື່ອເປີດເຜີຍລາຍລະອຽດໃນເຂດເງົາ ແລະ ປ້ອງກັນການເກີນຄວາມສະຫວ່າງ (overexposure) ໃນສ່ວນທີ່ສະຫວ່າງກວ່າຂອງຮູບພາບດຽວກັນ. ວິທີການປະມວນຜົນທີ່ມີຫຼາຍລະດັບ (multi-scale processing) ວິເຄາະເນື້ອຫາຮູບພາບໃນລະດັບຄວາມລະອຽດທີ່ຕ່າງກັນ ເພື່ອໃຫ້ລະບົບສາມາດນຳໃຊ້ເຕັກນິກການປັບປຸງທີ່ເໝາະສົມສຳລັບທັງລາຍລະອຽດທີ່ບາງເບົາ ແລະ ສ່ວນປະກອບທາງໂຄງສ້າງທີ່ໃຫຍ່ຂຶ້ນ. ລະບົບການປະມວນຜົນຂອງມີດຕາການນີ້ປະກອບດ້ວຍອັລກົຣິດີມການປັບສີທີ່ຊັ້ນສູງ ເຊິ່ງຮັກສາການສະແດງສີທີ່ເປັນທຳມະຊາດໄວ້ ເຖິງແມ່ນຈະມີການປັບຄ່າ gain ໃນລະດັບທີ່ສູງເພື່ອຍົກສູງປະສິດທິພາບໃນສະພາບແສງຕ່ຳ ເພື່ອໃຫ້ຮູບພາບທີ່ຈັບໄດ້ສະແດງເຖິງລັກສະນະສີຂອງທັດສະນີຕົ້ນສະແຫຼງຢ່າງຖືກຕ້ອງ.

ຄວາມສາມາດໃນການບູລະນາທີ່ເຫີນເຫີນຂອງແມ່ແບບກ້ອງ low lux ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນວິທີແກ້ໄຂທີ່ເໝາະສົມສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ ເຊິ່ງຕ້ອງການທາງເລືອກທີ່ຍືດຫຍຸ່ນໄດ້ໃນການຕິດຕັ້ງ ແລະ ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຢ່າງລຽບງ່າຍກັບລະບົບພື້ນຖານທີ່ມີຢູ່. ຈຸດປະສົງທີ່ຫຼາກຫຼາຍຂອງການອອກແບບນີ້ລວມເຖິງມາດຕະຖານອິນເຕີເຟດຫຼາຍຮູບແບບ ເຊັ່ນ: ການເຊື່ອມຕໍ່ USB, MIPI CSI ແລະ Ethernet ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ແມ່ແບບນີ້ສາມາດບູລະນາເຂົ້າກັບລະບົບເຈົ້າທີ່ຫຼາກຫຼາຍໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ ຕັ້ງແຕ່ໂປເຊສເຊີ້ອຟີບີ່ (embedded processors) ຫາກັບເວທີຄຳນວນທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ຮູບຮ່າງທີ່ເລັກງ່າຍຂອງແມ່ແບບ ແລະ ວິທີການຕິດຕັ້ງທີ່ມາດຕະຖານ ໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການຕິດຕັ້ງໃນສະຖານທີ່ທີ່ມີພື້ນທີ່ຈຳກັດ ໂດຍຍັງຮັກສາປະສິດທິພາບດ້ານເລີສ (optical performance) ແລະ ການຈັດການຄວາມຮ້ອນ (thermal management) ໃຫ້ຢູ່ໃນລະດັບທີ່ດີທີ່ສຸດ. ຕົວເລືອກການຕັ້ງຄ່າເລນສ໌ຫຼາກຫຼາຍ ສາມາດປັບໃຫ້ເໝາະສົມກັບຄວາມຕ້ອງການທີ່ແຕກຕ່າງກັນດ້ານມຸມການເບິ່ງ (field-of-view) ແລະ ອ່າງໄຫຼ່ການເຮັດວຽກ (working distances) ເຊິ່ງຮັບປະກັນວ່າແມ່ແບບກ້ອງ low lux ນີ້ສາມາດປັບແຕ່ງໃຫ້ເໝາະສົມກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງການນຳໃຊ້ເປັນພິເສດ ໂດຍບໍ່ຕ້ອງເສຍເສັ້ນຄວາມຊັດເຈນຂອງຮູບພາບ ຫຼື ປະສິດທິພາບໃນສະພາບແສງຕ່ຳ. ການອອກແບບທາງດ້ານກົນຈັກທີ່ແຂງແຮງຂອງແມ່ແບບນີ້ສາມາດຕ້ານທານສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ ເຊັ່ນ: ອຸນຫະພູມທີ່ເກີນຄວາມປົກກະຕິ, ຄວາມຊື້ນທີ່ປ່ຽນແປງ, ການເຄື່ອນໄຫວຢ່າງຮຸນແຮງ (shock), ແລະ ການສັ່ນ (vibration), ເຮັດໃຫ້ມັນເໝາະສົມສຳລັບການນຳໃຊ້ທັງພາຍໃນ ແລະ ພາຍນອກອາຄານ. ຕົວເລືອກການຈັດການພະລັງງານທີ່ຍືດຫຍຸ່ນໄດ້ສະໜັບສະໜູນຊ່ວງຄ່າຄວາມຕ້ານ (voltage ranges) ແລະ ລັກສະນະການບໍລິໂພກພະລັງງານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການບູລະນາເຂົ້າກັບອຸປະກອນທີ່ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍຖ່ານ (battery-powered devices) ແລະ ອຸປະກອນທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບແຫຼ່ງພະລັງງານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເປັນໄປໄດ້. ຊຸດເຄື່ອງມືພັດທະນາຊອບແວ (SDK) ຂອງແມ່ແບບກ້ອງ low lux ໃຫ້ອິນເຕີເຟດການຂຽນໂປຣແກຣມທີ່ຄົບຖ້ວນ ແລະ ເອກະສານຄູ່ມືທີ່ລະອຽດ ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ນັກພັດທະນາສາມາດນຳໃຊ້ງານທີ່ປັບແຕ່ງເປັນພິເສດໄດ້ຢ່າງໄວວາ ແລະ ບູລະນາຄຸນສົມບັດຂັ້ນສູງເຊັ່ນ: ການຈັບການເคลື່ອນໄຫວ (motion detection), ການຈັບຈຸດປະສົງ (object recognition), ແລະ ການວິເຄາະຮູບພາບອັດຕະໂນມັດ. ວິທີການຕິດຕັ້ງທີ່ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້ (Scalable deployment architectures) ສະໜັບສະໜູນການຕິດຕັ້ງດ້ວຍກ້ອງດຽວ ແລະ ການຈັດແຖວກ້ອງຫຼາຍຕົວ (multi-camera arrays) ໂດຍມີຄຸນສົມບັດການຊື່ອງເວລາ (synchronization capabilities) ເພື່ອໃຫ້ການດຳເນີນງານຮ່ວມກັນລະຫວ່າງຫຼາຍໆ ໜ່ວຍ ເພື່ອໃຫ້ຄຸມຄຸມເຂດເປົ້າໝາຍໄດ້ຢ່າງຄົບຖ້ວນ. ຄຸນສົມບັດການວິເຄາະ ແລະ ການຕິດຕາມທີ່ມີຢູ່ໃນຕົວຂອງແມ່ແບບນີ້ ສະໜອງຂໍ້ມູນສະຖານະການແລະຕົວຊີ້ວັດປະສິດທິພາບໃນເວລາຈິງ (real-time status information and performance metrics) ເຊິ່ງຊ່ວຍໃນການບໍາຮັກສາ ແລະ ການແກ້ໄຂບັນຫາຈາກໄລຍະໄກ (remote maintenance and troubleshooting) ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນເວລາທີ່ລະບົບບໍ່ສາມາດໃຊ້ງານໄດ້ (system downtime). ເຄື່ອງມືຈັດການການຕັ້ງຄ່າ (Configuration management tools) ສະໜອງຄວາມສາມາດໃຫ້ຜູ້ບໍາຫຼວງສາມາດປັບແຕ່ງການຕັ້ງຄ່າກ້ອງ ອັບເດດເຟີມແວຣ (firmware) ແລະ ຕິດຕາມພາລາມິເຕີດ້ານການດຳເນີນງານ (operational parameters) ຂອງການຕິດຕັ້ງທີ່ແຜ່ກວ້າງໄດ້ຈາກເວທີຈັດການສູນກາງ. ການປະກອບເຂົ້າຕາມມາດຕະຖານອຸດສາຫະກຳຂອງແມ່ແບບກ້ອງ low lux ນີ້ຮັບປະກັນຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ກັບແອັບຯລິເຄຊັ່ນຊອບແວຂອງບຸກຄົນທີສາມ ແລະ ເວທີການບູລະນາ (integration platforms) ເຊິ່ງປ້ອງກັນການລົງທຶນດ້ານເຕັກໂນໂລຊີ ແລະ ເປີດໂອກາດໃຫ້ການຂະຫຍາຍລະບົບໃນອະນາຄົດໂດຍບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງປ່ຽນແທນລະບົບພື້ນຖານທັງໝົດ. ຄຸນສົມບັດເຄືອຂ່າຍຂັ້ນສູງສະໜັບສະໜູນທັງການເຊື່ອມຕໍ່ແບບມີສາຍ (wired) ແລະ ບໍ່ມີສາຍ (wireless) ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຕິດຕັ້ງມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ ໂດຍສາມາດນຳໃຊ້ໃນສະຖານທີ່ທີ່ການຕິດຕັ້ງສາຍແບບດັ້ງເດີມອາດຈະບໍ່ເປັນໄປໄດ້ ຫຼື ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງ ແຕ່ຍັງຮັກສາຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ຂອງການຖ່າຍໂອນຂໍ້ມູນ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການເຂົ້າເຖິງລະບົບຈາກໄລຍະໄກໄດ້.