Hochleistungs- und hochauflösende Sicherheits- und Überwachungskamera-Lösungen
Sicherheits- und Überwachungskameras sind ein unverzichtbarer Bestandteil moderner Sicherheitssysteme. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Überwachung und Aufzeichnung von Aktivitäten, um die Sicherheit zu erhöhen und Kriminalität abzuschrecken. Diese Systeme werden in verschiedenen Umgebungen eingesetzt, darunter Wohngebiete, Gewerbeimmobilien, Industrieanlagen und öffentliche Räume, um eine gründliche Überwachung der Räumlichkeiten zu gewährleisten. Dieser Artikel stellt die Entwicklung von Anwendungen für Sicherheits- und Überwachungskameras sowie die von onsemi angebotenen Lösungen für diese Anwendungen vor.
Sicherheits- und Überwachungskameras mit erweiterten Funktionen
Sicherheits- und Überwachungskameras werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, um die Sicherheit zu erhöhen und Aktivitäten zu überwachen. In Wohnbereichen ermöglichen sie Hausbesitzern eine Echtzeitüberwachung und Fernzugriff, um die Sicherheit des Eigentums zu gewährleisten. In gewerblichen und industriellen Umgebungen schrecken diese Kameras Diebstahl, Vandalismus und unbefugten Zugang ab und sorgen gleichzeitig für die Sicherheit der Mitarbeiter. In öffentlichen Bereichen wie Parks, Straßen und Verkehrsknotenpunkten erhöhen Überwachungskameras die öffentliche Sicherheit und unterstützen die Strafverfolgung, indem sie Beweise für kriminelle Aktivitäten liefern.
Sicherheitskameras gibt es in verschiedenen Ausführungen, darunter IP-Kameras, die Bilder in hoher Auflösung und Fernüberwachung bieten; kostengünstige analoge Kameras, jetzt mit HD-Funktionen; und Wärmebildkameras, die Wärmesignale für die Sichtbarkeit unter schlechten Bedingungen erkennen. Fortschrittliche Funktionen wie HD-Video, Nachtsicht, Bewegungserkennung und Fernzugriff über mobile Geräte machen diese Systeme äußerst effektiv. Die Integration von künstlicher Intelligenz (AI) und maschinellem Lernen verbessert ihre Fähigkeiten weiter, indem Funktionen wie Gesichtserkennung und Anomalieerkennung für umfassende Sicherheitsabdeckung ermöglicht werden. Diese Fortschritte gewährleisten, dass Sicherheits- und Überwachungskameras weiterhin den sich entwickelnden Sicherheitsanforderungen in einer Vielzahl von Umgebungen gerecht werden.
Die Wake-on-Motion-Funktion ermöglicht einen stromsparenden Betrieb für Kameras
Die Wake-on-Motion-Funktion (WoM) ermöglicht es Kameras, im Niedrigstrom-Modus zu arbeiten, was besonders für Sicherheitskamerasysteme entscheidend ist, insbesondere im Hinblick auf die Energieeffizienz bei batteriebetriebenen drahtlosen Kameras. Diese drahtlosen Systeme sind auf Batteriestrom angewiesen und können unter bestimmten Einschränkungen Herausforderungen ausgesetzt sein.
Die Wake-on-Motion-Funktion in Bildsensoren ermöglicht es visuellen Systemen, basierend auf erkannten Objektbewegungen zu arbeiten. Im WoM-Modus bleibt der Sensor in einem Vorerkennungszustand mit niedriger Auflösung und niedriger Bildrate. Wenn Bewegung erkannt wird, bestätigt der Sensor die Bewegung und benachrichtigt den Image Signal Processor (ISP) oder das System-on-Chip (SoC). Der ISP/SoC überprüft anschließend die Relevanz der Bewegung für die Anwendung und aktiviert bei Bedarf das vollständige visuelle System. Diese Funktion ist besonders nützlich, da die meisten Anwendungen keinen kontinuierlichen Betrieb im nativen Modus (volle Auflösung und maximale Bildrate) erfordern. In der Regel sind nur kurze Phasen des vollständigen Betriebs erforderlich, sodass der Sensor die meiste Zeit im Niedrigstrom-Vorerkennungszustand verbleiben kann.
Die Hyperlux LP-Bildsensorfamilie von onsemi enthält die WoM-Funktion, die für nicht zusammenhängende Interessengebiete (Regions of Interest, ROI) angepasst werden kann. Diese Verbesserung ist für einen extrem niedrigen Stromverbrauch ausgelegt und verbessert erheblich die Fähigkeiten visueller Systeme in verschiedenen Anwendungen. Im Vorerkennungszustand verbraucht der Hyperlux-LP-Bildsensor weniger als 1/100 des Stroms, der im nativen Modus verwendet wird, was zu erheblichen Energieeinsparungen führt und die Betriebslaufzyklen stromempfindlicher visueller Systeme verlängert.
Darüber hinaus ist High Dynamic Range (HDR) bei Bildsensoren entscheidend, da es die Qualität und Realitätsnähe der aufgenommenen Bilder erheblich verbessert. Durch die Erweiterung des Bereichs von hellen und dunklen Details, die aufgezeichnet werden können, stellt HDR Szenen mit unterschiedlichem Beleuchtungsverhältnis genauer dar. Diese Funktion ist besonders wichtig in Anwendungen wie Fotografie, Videografie und Überwachung, in denen es entscheidend ist, feine Details in sowohl hellen als auch schattigen Bereichen zu erfassen. Adaptive Local Tone Mapping (ALTM) ist eine Technologie, die für die HDR-Bildgebung verwendet wird und die visuelle Qualität von Bildern verbessert. Sie funktioniert, indem Helligkeit und Kontrast in verschiedenen Bereichen eines Bildes angepasst werden, wodurch simuliert wird, wie das menschliche Auge Licht und Kontrast wahrnimmt. Dies stellt sicher, dass sowohl die hellen als auch die dunklen Bereiche eines Bildes mit optimaler Detailtreue und Klarheit dargestellt werden.
Die Hyperlux LH- und LP-Sensorfamilien von onsemi verfügen über Wake-on-Motion (WoM), Sub-Sampling-Modi (Binning, Summieren, Überspringen und Fenstermodus) sowie mehrere Funktionsmodi, darunter Global Reset Release (GRR), Triggering- und Kontextschaltfähigkeiten. Diese Funktionen minimieren die Verarbeitungslatenz, reduzieren den Stromverbrauch von ISP/SoC und senken die Gesamtbetriebskosten (TCO). Zusammen mit einem erweiterten Dynamikbereich ermöglichen diese Fähigkeiten intelligenten Vision-Systemen, hohe Leistung zu liefern.
Ultra-niedrigleistungs-fortschrittliche Bildsensor-Familie
Die Hyperlux LP-Serie der Bildsensoren von onsemi integriert modernste elektronische Rolling-Shutter-Technologie und umfasst drei Produktvarianten: den AR0544 mit einer Auflösung von 5 MP, den AR0830 mit einer Auflösung von 8,3 MP und den AR2020 mit einer Auflösung von 20 MP. Alle Sensoren der Hyperlux LP-Familie verfügen über dieselbe Pixelgröße und optische Leistung. Die Produktlinien bieten eine Vielzahl von Optionen, darunter monochrome, RGB- und RGBIR-Varianten, die sowohl in verpackter als auch in unverbauter Form erhältlich sind. Diese umfangreiche Auswahl ermöglicht es Entwicklern von Bildverarbeitungssystemen, Entwicklungsaufwände zu optimieren, Kosten zu senken und die Markteinführungszeit durch Nutzung diverser Lösungen zu beschleunigen.
Im Vor-Erkennungszustand verbrauchen die Hyperlux LP-Bildsensoren weniger als 1/100 der im nativen Modus benötigten Leistung, was den Stromverbrauch erheblich reduziert und die Betriebszyklen von stromsensitiven visuellen Systemen verlängert. Im Vergleich zu bestehenden Architekturen wird die Akkulaufzeit verdoppelt, mit einem Stromverbrauch im Wake-on-Motion-Modus von unter 2mW, was zu einer doppelten Akkulaufzeit gegenüber Wettbewerbern führt. Darüber hinaus bieten Hyperlux LP-Bildsensoren hochleistungsfähige Bildverarbeitungsfähigkeiten mit herausragender Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen dank 1,4μm rückseitig beleuchteter (BSI) Pixel und einer Quanteneffizienz (QE) von 45% bei 850nm im Nahinfrarot-Modus (NIR). Sie unterstützen Auflösungen bis zu 20 MP bei Geschwindigkeiten von 60 fps.
Der Hyperlux LP AR0544 ist ein 1/4,2-Zoll BSI-gestapelter CMOS-Digitalbildsensor mit einem aktiven Pixelarray von 2592 x 1944. Er ist für die Bilderfassung mittels Rolling-Shutter-Auslese in entweder linearem oder verbessertem Dynamikbereich-Modus (eDR) ausgelegt. Der AR0544 sticht durch seine integrierte Wake-on-Motion-(WoM)-Funktion hervor, die es dem Sensor ermöglicht, im Niedrigstrommodus zu arbeiten und nur einen Bruchteil der Energie zu verbrauchen, die im Vollleistungsmodus erforderlich ist. Bei Erkennung einer Bewegung wechselt der Sensor schnell in einen leistungsstärkeren Zustand.
Der Hyperlux LP AR0830-Bildsensor von onsemi ist eine ideale Wahl für moderne Sicherheits- und Überwachungssysteme. Er bietet einen eDR-Modus für hochwertige Bildverarbeitung unter schwierigen Lichtverhältnissen sowie eine ausgezeichnete Leistung bei schlechten Lichtbedingungen mit NIR-Empfindlichkeit bei 850nm und 940nm. Seine energieeffizienten Eigenschaften machen ihn für den Dauerbetrieb geeignet, und er unterstützt verschiedene Subsampling-Modi wie Binning, Summierung und Überspringen, um eine flexible Bilderfassung zu ermöglichen. Diese Eigenschaften gewährleisten unvergleichliche Bildqualität, Vielseitigkeit, kosteneffizienten Betrieb und erhöhte Sicherheit.
Die intelligente ROI-Funktion im AR2020-Bildsensor von onsemi ermöglicht es dem Sensor, mehrere spezifische Bereiche in einer Szene zu erfassen, wodurch die Datenverarbeitung und der Energieverbrauch optimiert werden. Durch Fokussierung auf relevante Bereiche reduziert die intelligente ROI-Funktion die Bandbreitennutzung und verbessert die Energieeffizienz. Beispielsweise kann bei Videokonferenzen die intelligente ROI-Funktion automatisch den Sprecher in den Fokus nehmen und ein klares, hochauflösendes Bild des Sprechers bereitstellen, während gleichzeitig die Ansicht des gesamten Raums erhalten bleibt.
Bildsensorfamilie unterstützt hochwertige Bildgebung
Die Hyperlux LH-Bildsensorfamilie von onsemi ist für außergewöhnliche Leistung bei Sicherheits- und Überwachungskameras konzipiert und sorgt für hochqualitative Bildgebung unter unterschiedlichen Lichtverhältnissen. Diese Sensoren bieten einen branchenführenden 150dB HDR, der detailreiche Bilder auch bei extremen Lichtkontrasten erfasst. Die verbesserte NIR-Sensibilität ist für schwaches Licht und Nachtüberwachungen optimiert und liefert klare Bilder, wo herkömmliche Sensoren möglicherweise versagen. Zusätzlich eliminiert die fortschrittliche LED Flicker Mitigation (LFM)-Technologie effektiv Flimmereffekte, die durch LED-Beleuchtung verursacht werden, und sorgt so für eine konsistente Bildqualität.
Die Hyperlux LH-Sensoren unterstützen eine 4K-Videoauflösung und liefern ultrahochauflösende Bilder, die entscheidend sind, um feine Details in Sicherheitsaufnahmen zu identifizieren. Mit einer Pixelgröße von 2,0 µm verbessern diese Sensoren die Empfindlichkeit und Bildklarheit. Darüber hinaus macht ihr geringer Stromverbrauch sie ideal für batteriebetriebene Geräte und reduziert die Gesamtenergiekosten von Überwachungssystemen. Diese Kombination von Merkmalen sorgt dafür, dass Sicherheits- und Überwachungskameras mit Hyperlux LH-Sensoren zuverlässige und qualitativ hochwertige visuelle Daten liefern, die für effektive Überwachung und sichere Betriebsabläufe unerlässlich sind.
Der Hyperlux LH AR0822-Bildsensor von onsemi ist eine hochmoderne Lösung, die die Leistung von Sicherheits- und Überwachungskameras verbessert. Mit seinen fortschrittlichen Funktionen und robusten Fähigkeiten gewährleistet er außergewöhnliche Bildqualität und Zuverlässigkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen. Der AR0822 bietet eine Auflösung von 8MP und 60fps 4K-Video und stellt sicher, dass die Bilder klar und detailliert sind. Er verfügt zudem über 120dB eHDR, wodurch auch in herausfordernden Lichtumgebungen hochwertige Bilder aufgenommen werden. Die effiziente NIR-Funktionalität des Sensors liefert eine hervorragende Leistung bei schwachem Licht, was für Nachtüberwachungen entscheidend ist. Zusätzlich bietet der AR0822 eine hohe Energieeffizienz mit integrierten energiesparenden Funktionen wie Wake-on-Motion, die den Energieverbrauch optimieren und ihn ideal für Anwendungen mit kontinuierlicher Überwachung machen.
Der AR0246 von onsemi, Teil der Hyperlux LH-Bildsensorfamilie, ist ein 2MP 1/4-Zoll-BSI-gestapelter CMOS-Digitalbildsensor mit einem aktiven Pixelarray von 1920 x 1080. Dieser fortschrittliche Sensor erfasst Bilder mithilfe der Rolling-Shutter-Auslesung in linearen, eDR- oder eingebetteten HDR-Modi (eHDR mit 120dB). Der AR0246 umfasst ALTM-Funktionalität, um hochdynamische Bildbereiche in eine reduzierte Bit-Tiefe zu komprimieren und so die Kompatibilität mit Nicht-HDR-Prozessoren oder Displays mit begrenzter Bit-Tiefe sicherzustellen. Der AR0246 ermöglicht ALTM im Bayer-Bereich und erlaubt die HDR-Bilddarstellung mittels gängiger 10-Bit- oder 12-Bit-Pipelines.
Umfassende ergänzende Produkte und Entwicklungstools zur Beschleunigung der Produktentwicklung
Neben Bildsensoren bietet onsemi eine breite Palette an ergänzenden Produkten, darunter PoE-Strommanagement, AC-DC-Strommanagement, DC-DC-Strommanagement, Speicher, Transceiver, Schnittstellenschutz, Batterieschutz, Bluetooth, Audioverstärker, Schrittmotoren und mehr. Diese Produkte erfüllen die Anforderungen von Sicherheits- und Überwachungskameraanwendungen und beschleunigen die Produktentwicklung.
onsemi stellt außerdem ein vollständiges Set von Entwicklungswerkzeugen und Ressourcen zur Unterstützung der Kunden bei der Produktentwicklung bereit. Zum Beispiel bietet das AGB1N0CS-GEVK Demo 3 Bildsensor-Entwicklungsboard eine leistungsstarke und effiziente Lösung für die Schnittstelle zu onsemi-Bildsensoren. Zu den Hauptmerkmalen gehören die Unterstützung für Hochgeschwindigkeits-USB 3.0-Schnittstellen, ein 1 Gb-Speicherpuffer zur Verwaltung hoher Datenraten, HDMI-Ausgang mit Bildraten von 720p 60 und 1080p 60 sowie Kompatibilität mit MIPI-, HiSPi-, CCP- und parallelen Schnittstellen.
onsemi hat auch Bildsensor-Headboards eingeführt, die entwickelt wurden, um die Evaluierung und Demonstration von onsemi-Halbleitergeräten, insbesondere Bildsensoren, zu erleichtern. Diese Headboards verbinden sich über Steckverbinder mit größeren Systemen, wie der Demo3-Plattform, und ermöglichen den Zugriff auf kritische Signale über strategisch platzierte Testpunkte und konfigurierbare Jumper. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil von Entwicklung und Tests, da sie eine präzise Interaktion mit onsemi-Geräten unter kontrollierten Bedingungen ermöglichen und deren Leistungskennzahlen evaluieren.
Darüber hinaus bietet onsemi mit seinem PRISM (Premiere Reference Image Sensor Module)-System ein hochwertiges, verifiziertes und getestetes Referenzmodul für überlegene Bildgebung. Es ist vielseitig einsetzbar und kann in der frühen Musterphase für jeden industriellen und kommerziellen Sensor verwendet werden, indem standardisierte universelle Steckverbinder verwendet werden, um Flexibilität zwischen den Sensoren zu gewährleisten. onsemi bietet außerdem Adapter für nahtlose Integration mit SoC-Plattformen. Für die Massenproduktion kann dieses System über Distributoren in das Image Access System (IAS) umgewandelt werden. Durch die Integration des Moduls mit Hardwareadaptern und Entwicklungskits der Partner im Ökosystem wird der Prototyping-Prozess vereinfacht, die Designphase beschleunigt und die Markteinführungszeit verkürzt.
Auf der anderen Seite bietet onsemi auch eine Bildsensor-Entwicklungssoftware – DevWareX – an, die mit dem Demo3-Kit verwendet werden kann, um die Bilder zu programmieren, anzuzeigen und auszuwerten. Die Demonstrationssoftware von onsemi für Sensoren wurde entwickelt, um Bilder von Sensoren anzuzeigen und zu verarbeiten, speziell für die Entwicklung und Evaluierung von onsemi-Bildsensorprodukten.
Fazit
Da die Nachfrage nach Sicherheits- und Überwachungslösungen weiter wächst, sind leistungsstarke und hochauflösende Kameralösungen zur treibenden Kraft der Branche geworden. Diese fortschrittlichen Technologien verbessern nicht nur die Bildqualität, sondern bringen auch Innovationen wie künstliche Intelligenz, Edge-Computing und energiesparendes Design mit sich, wodurch Sicherheitssysteme intelligenter und effizienter werden. In Zukunft, wenn sich die Technologie weiterentwickelt, werden diese Lösungen die Anforderungen verschiedener Szenarien, einschließlich Smart Cities, Smart Homes und industrieller Überwachung, noch besser erfüllen. Die von onsemi eingeführten Bildsensoren und zugehörigen komplementären Produkte werden entscheidend dazu beitragen, sicherere und zuverlässigere Überwachungssysteme zu ermöglichen.
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