早在1948年,，George Orwell就在他的經(jīng)典小說(shuō)“1984”中預(yù)言了一個(gè)全新世界,，其中有一個(gè)“老大哥（Big Brother）”將會(huì)關(guān)注每個(gè)人。當(dāng)時(shí),，這在很大程度上被視為科幻小說(shuō),，而如今許多人認(rèn)為這些已經(jīng)成真，并有一些理由來(lái)加以證明,。在快速變化的圖像傳感領(lǐng)域,，很少有比較正確的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。目前的研究報(bào)告顯示，全球部署了超過(guò)2500萬(wàn)臺(tái)閉路電視（CCTV）攝像頭,，而且每天都在增加,。這種攝像頭在英國(guó)尤為普遍,，約有400萬(wàn)臺(tái)攝像頭正在運(yùn)行,，其中50萬(wàn)臺(tái)位于首都倫敦。事實(shí)上,，據(jù)估計(jì),，倫敦人平均每天可以在攝像頭上被拍攝多達(dá)300次。
安全只是現(xiàn)代圖像傳感器技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域,。在工業(yè)領(lǐng)域,，人工檢查員正在被全視覺(jué)攝像頭系統(tǒng)取代，這種系統(tǒng)一般不會(huì)出錯(cuò),，也不需要睡眠和休息,。隨著我們的汽車越來(lái)越智能化，最終將會(huì)自動(dòng)駕駛,，每臺(tái)汽車可以部署多達(dá)十幾臺(tái)攝像頭來(lái)檢查前方道路上的危險(xiǎn),，或者幫助我們停車，甚至監(jiān)控我們是否處于適合駕駛的狀態(tài),。
安全應(yīng)用
閉路電視攝像頭可以部署在室內(nèi)和室外,，應(yīng)用的場(chǎng)所包括從大型商業(yè)建筑（如體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)和醫(yī)院）到小型設(shè)施或住宅,，幾乎無(wú)處不在,。
從技術(shù)角度來(lái)看，室內(nèi)安裝的攝像頭其要求往往較低,，其中光照水平可以得到良好控制（從而使攝像頭能夠輕松地檢測(cè)場(chǎng)景）,。然而，室外光線水平和工作條件可能更具挑戰(zhàn)性,，尤其是這些攝像頭想要檢測(cè)的不良行為很少在明亮,、陽(yáng)光充足的時(shí)間段發(fā)生。
選擇用于安全應(yīng)用傳感器的關(guān)鍵考慮因素之一是視場(chǎng)（FoV）,，這是傳感器可以檢測(cè)的入射光角度,，它與用于攝像頭的鏡頭有關(guān)，而鏡頭又受傳感器格式和尺寸的影響,。在閉路電視攝像頭系統(tǒng)常用的三種格式中,，2/3“傳感器通常用于在極低光照條件下進(jìn)行遠(yuǎn)距離拍攝，而1/3”傳感器則可提供更快的幀率,，兩者中間的是1/2“傳感器格式,，它能夠提供一種良好的折衷方案，并且在許多應(yīng)用中很受歡迎。
圖像傳感器有兩種基本技術(shù)類型,，即電荷耦合器件（CCD）和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）,。通常情況下，CMOS器件能夠提供高分辨率,，這對(duì)于通過(guò)面部特征來(lái)識(shí)別某個(gè)人是非常重要的,。CMOS傳感器還可提供相當(dāng)高的動(dòng)態(tài)范圍和快速幀率，并可支持低功耗運(yùn)行（這在遠(yuǎn)程電池供電設(shè)備中非常有用）,。 CMOS傳感器也有其局限性,，如相對(duì)較高的噪聲和較低的靈敏度，這些可以通過(guò)信號(hào)處理來(lái)解決,。而且,，由于CMOS傳感器現(xiàn)在可提供全局快門（global shutter）以避免移動(dòng)目標(biāo)的模糊，因此它們正在迅速取代CCD傳感器,，成為安全應(yīng)用的首選,。
安森美半導(dǎo)體的AR0521是一款專門針對(duì)安全應(yīng)用而設(shè)計(jì)的CMOS圖像傳感器，它是一種5.1MPixel 1/2.5“格式器件,，其主動(dòng)像素陣列為2592（H）x 1944（V）,，能夠以線性或高圖像動(dòng)態(tài)范圍模式捕獲圖像。AR0521在低光照條件下具有卓越的性能,，可提供清晰銳利的圖像,，能夠捕獲連續(xù)視頻和單幀圖像，使其非常適用于安全監(jiān)控任務(wù),。
工業(yè)檢測(cè)
多年來(lái),，一直是人工在工廠生產(chǎn)線終端進(jìn)行質(zhì)量檢查。雖然這種系統(tǒng)通常運(yùn)作良好,，但人們偶爾會(huì)出錯(cuò),，可能會(huì)分心，并且隨著時(shí)間的延續(xù)而表現(xiàn)出持續(xù)的（并且通常是不斷增加的）成本,。因此,，工廠越來(lái)越多地采用全自動(dòng)化方法，通常稱為自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）,，以克服人工檢測(cè)的缺點(diǎn),。
攝像頭系統(tǒng)可以在生產(chǎn)過(guò)程之后（或在不同階段）檢查產(chǎn)品，甚至子組件,。通常,，這是通過(guò)使用已知“完好”產(chǎn)品的參考圖像，利用復(fù)雜的軟件對(duì)所有其他產(chǎn)品進(jìn)行比較來(lái)實(shí)現(xiàn),?？梢詫?duì)AOI系統(tǒng)進(jìn)行編程以檢測(cè)許多不同的問(wèn)題,，包括不正確的顏色、不良的裝配以及錯(cuò)誤元素的存在等等,。
由于攝像頭和AOI工作站會(huì)放置在室內(nèi),，并且可以控制照明以適當(dāng)照亮產(chǎn)品，因而不用擔(dān)心安全應(yīng)用中存在低光照問(wèn)題,。但是,，為了徹底檢查產(chǎn)品，良好的色彩再現(xiàn)是確保上游工藝中沒(méi)有出現(xiàn)“漂移”的關(guān)鍵要求,，例如噴涂到產(chǎn)品上的油漆顏色是否受到影響,。
在檢查現(xiàn)代電子產(chǎn)品印刷電路板上的元件值等復(fù)雜產(chǎn)品或者一些產(chǎn)品細(xì)節(jié)時(shí)，攝像頭的分辨能力至關(guān)重要,。小型被動(dòng)元件的尺寸可以在亞毫米范圍內(nèi)，因此準(zhǔn)確讀取其上的文字需要具有低噪聲的高分辨率傳感器,。這通常被稱為“全幀”傳感器,，其尺寸與35mm膠片（大約36mm x 24mm）相同，因?yàn)檫@種格式的較大像素尺寸能夠提供更多更好的細(xì)節(jié),。
安森美半導(dǎo)體的KAF-09001傳感器可為要求苛刻的應(yīng)用提供更高的成像性能,，這些應(yīng)用包括復(fù)雜的工廠檢測(cè)、醫(yī)療診斷和科學(xué)研究等等,。該大尺寸傳感器（36.3mm x 36.3mm）包含一個(gè)9.1MPixel成像陣列,，具有12μm×12μm像素。該器件可為高級(jí)AOI應(yīng)用提供更高的圖像質(zhì)量和一致性,。
圖1：安森美半導(dǎo)體的KAF-09001 9.1MP CCD圖像傳感器,。
汽車圖像傳感器
圖像傳感不僅限于安全和工廠檢測(cè)等固定安裝。恰恰相反,，汽車圖像傳感是目前最大且快速增長(zhǎng)領(lǐng)域之一,。隨著汽車不斷向半自動(dòng)駕駛并最終向完全自動(dòng)發(fā)展，感知和理解周圍環(huán)境的能力將更加至關(guān)重要,，這些傳感器將最終取代駕駛員的眼睛,。
在汽車領(lǐng)域，最早使用圖像傳感的應(yīng)用是后視攝像頭,，它能夠使駕駛員看到車背后的盲區(qū),。由于一些寵物和兒童在駕駛員倒車時(shí)遭受不幸事故，因而在全球某些地區(qū),，一些司法強(qiáng)制要求在新車上安裝這種系統(tǒng),。前向攝像頭的部署也在增加，這種攝像頭能夠在高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）中提供多種功能,，包括檢測(cè)車道內(nèi)的物體,，并確定它們是靜止的還是移動(dòng)的,，以及是否有生命等等。前向攝像頭還能夠讀取限速標(biāo)志,，并建議駕駛員甚至直接限制車速,。
考慮到汽車攝像頭檢測(cè)到的圖像重要性，在當(dāng)今的某些車輛中可能具有十個(gè)或更多攝像頭,，在各種可能的天氣/照明條件下快速處理圖像,，并獲得有意義數(shù)據(jù)的能力非常重要。超高分辨率并不總是必須要求的指標(biāo),，因?yàn)閷?duì)于某些應(yīng)用,，通常只是檢測(cè)到物體是否在車輛所處的車道內(nèi)就已經(jīng)足夠。在許多情況下,，高分辨率可能會(huì)降低系統(tǒng)速度（這本身就很危險(xiǎn)）或者需要功能強(qiáng)大的處理器（因此也很昂貴）,。汽車應(yīng)用中使用的大多數(shù)圖像傳感器都需要具備AEC-Q100認(rèn)證，以證明它們能夠適用于惡劣環(huán)境,，并能應(yīng)對(duì)極端溫度,、劇烈振動(dòng)和EMI干擾等等。此外,，那些與制動(dòng)和/或轉(zhuǎn)向功能有關(guān)的系統(tǒng)需要能夠滿足相應(yīng)的汽車安全集成水平（ASIL）規(guī)范要求,。
圖2：AR0135全局快門CMOS圖像傳感器。
汽車圖像傳感領(lǐng)域的一個(gè)較新應(yīng)用是直接指向駕駛員自身的攝像頭,。通過(guò)監(jiān)視駕駛員的眼睛,，攝像頭可以判定駕駛員是否正在注意看前方的道路，并可檢測(cè)駕駛員是否處在疲勞的早期階段,。如果是處在這種情況,，ADAS可以隨后建議停車休息，甚至實(shí)施制動(dòng),。安森美半導(dǎo)體的AR0135AT專為這種車內(nèi)感測(cè)而設(shè)計(jì),，采用全局快門來(lái)避免可能來(lái)自其他車輛LED前照燈或街道照明閃爍光的干擾。這款 1/3“格式,，1.2MPixel傳感器采用全新的像素設(shè)計(jì),，可顯著改善低光照條件下的性能，從而能夠獲得追蹤眼動(dòng)所需的清晰,、低噪聲圖像,。