科技賦能冬奧運動，遠瞻電子帶你了解“獵豹”攝像頭
發布時間：2023-02-18 瀏覽量：681
中央廣播電視總臺歷時5年，終于研發出一款名為“獵豹”的“超高速4K軌道攝像機系統”，獵豹”攝像機。該系統由陀螺儀軌道車和360米長的U型軌道組成，設計技術標準是25米/秒，約等于90公里/小時，在比賽中可以實時跟蹤運動員的位置，還可根據轉播需求，實現加速、減速、超越等動作，靈活捕捉比賽畫面。
4K，超高清
目前階段，4K攝像頭屬于比較前沿的高清攝像頭的，畢竟8K的數字視頻，目前還處于實驗室階段。8K意味著分辨率為7680*4320，這種視頻格式，其每幀圖像的分辨率為3300萬像素，想象一下，播放這個視頻，對GPU的加速解碼能力是多大的考驗，因此還需要配套的顯卡等設備能夠跟上發展。超高速4K軌道攝像機系統是中央廣播電視總臺歷時5年研發出來的一款特種攝像設備，專門用于冬奧會速度滑冰賽事的轉播工作。2021年3月，在“相約北京”測試賽上，“獵豹”首次亮相就驚艷無比，它具有4K高清捕捉能力，讓運動員的一舉一動均逃不出“獵豹”的眼睛。它緊跟著400米跑道上風馳電掣般飛奔的運動員們，因此傳來的電視直播畫面也極具視覺沖擊力，運動員比賽過程中竭盡全力的夸張姿態與沖線瞬間的興奮表情一覽無余，無一遺漏。
“超高速4k軌道攝像機系統”設計技術標準是更高的25米/秒，約等于90公里/小時，不僅能實時跟蹤運動員的位置，還可以根據轉播需求，實現加速、減速、超越等動作，靈活捕捉比賽畫面。
高清攝像機，出色的機器視覺
針對“獵(lie)豹”這樣一個系統，被一部分人稱為高速(su)攝像機(ji)器(qi)人，其實(shi)無論是機(ji)器(qi)人還是設備系統，只要(yao)涉及視覺(jue)問題，都會對攝像頭提出要(yao)求。
我(wo)國在機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)覺(jue)(jue)領域(yu)起步較(jiao)晚，但是(shi)近幾年(nian)，政策傾斜、資本(ben)涌入、應用增多，讓整個機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)覺(jue)(jue)行業發展極快(kuai)。相比(bi)單一(yi)的高清攝(she)像頭，機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)覺(jue)(jue)還同時涉及(ji)光學、機(ji)(ji)(ji)械、電子、計(ji)算機(ji)(ji)(ji)軟硬件等(deng)方面的技(ji)術(shu)，也(ye)涉及(ji)到計(ji)算機(ji)(ji)(ji)、圖像處理(li)、模式識別(bie)、人(ren)工智能、信號處理(li)、光機(ji)(ji)(ji)電一(yi)體化等(deng)多個領域(yu)，可以(yi)說，機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)覺(jue)(jue)是(shi)一(yi)個綜合(he)性的技(ji)術(shu)，但機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)識別(bie)技(ji)術(shu)的提高，必然也(ye)離不開精度(du)的提升。
機(ji)器視覺(jue)的(de)分辨率，一(yi)般(ban)可(ke)分為 256個灰度級，采集系統具有 10bit、12bit、16bit 等不同的(de)灰度級，相比較人(ren)類視覺(jue)的(de) 64個灰度級有更大的(de)優勢。
高速(su)發展階(jie)段(duan)(2008-至(zhi)今(jin))：經(jing)歷近十年的(de)(de)發展，中國機(ji)器視(shi)覺進(jin)入了(le)高速(su)發展階(jie)段(duan)。隨著應(ying)用需要，目前，在機(ji)器視(shi)覺領域出現了(le)許多分辨率 4Kx4K 的(de)(de)面陣攝像機(ji)和 12K 的(de)(de)線陣攝像機(ji)，通過光學鏡頭，可以(yi)觀測微米級的(de)(de)物件，也可以(yi)觀察天體一般的(de)(de)目標(biao)。
機器視覺的革命
機(ji)(ji)器(qi)(qi)視覺系統包括光源(yuan)照(zhao)明、鏡頭、圖(tu)像(xiang)處(chu)理和(he)視覺處(chu)理組(zu)件(jian)等。其(qi)中(zhong)，照(zhao)明負責(ze)照(zhao)亮要(yao)檢測的零(ling)件(jian)，使(shi)其(qi)特征突(tu)出，可以讓(rang)相機(ji)(ji)清晰(xi)地看到(dao)(dao)。鏡頭采集圖(tu)像(xiang)后，將以光的形式(shi)將其(qi)傳送(song)給傳感器(qi)(qi)。機(ji)(ji)器(qi)(qi)視覺相機(ji)(ji)將此光轉(zhuan)換為數(shu)(shu)字圖(tu)像(xiang)，然后發送(song)至處(chu)理器(qi)(qi)進(jin)行分(fen)析。接下來，視覺處(chu)理包括檢查圖(tu)像(xiang)和(he)提(ti)取所需信(xin)息(xi)的算法(fa)，運行必要(yao)的檢查并做出決(jue)定。最后，通(tong)(tong)過離散 I/O 信(xin)號或(huo)串行連接，將數(shu)(shu)據發送(song)到(dao)(dao)設(she)備完成通(tong)(tong)信(xin)。
就鏡(jing)頭來說(shuo)，它是(shi)機(ji)(ji)器視(shi)覺圖像(xiang)采集的(de)(de)重(zhong)要(yao)成像(xiang)部(bu)件(jian)。分(fen)辨率、對比(bi)度、景(jing)深和(he)像(xiang)差(cha)等(deng)指標對成像(xiang)質量有重(zhong)要(yao)影響(xiang)。早在2019 年(nian)，全球工業鏡(jing)頭市(shi)場達到 33 億元，受制(zhi)(zhi)于技術(shu)積累和(he)迭代，國內(nei)市(shi)場被施耐德(de)、富(fu)士等(deng)國外領頭企業占(zhan)領。但隨著精密機(ji)(ji)械設計、幾何光學、薄膜(mo)光學、色度學、熱力學等(deng)技術(shu)不斷進(jin)步，制(zhi)(zhi)造過程和(he)工藝不斷優化(hua)，中國機(ji)(ji)器視(shi)覺也將(jiang)再進(jin)一步。本(ben)次冬奧(ao)會上的(de)(de)全自研的(de)(de)攝像(xiang)系統，也證明(ming)著機(ji)(ji)器視(shi)覺領域正快速(su)發(fa)展。
就機(ji)器(qi)(qi)視覺行業的(de)產(chan)業鏈來說(shuo)，上游(you)硬件(jian)部(bu)分(fen)(fen)(fen)包括光源、鏡頭、工業相機(ji)、圖(tu)像處(chu)理器(qi)(qi)、圖(tu)像采集卡；軟(ruan)件(jian)部(bu)分(fen)(fen)(fen)包括圖(tu)像處(chu)理軟(ruan)件(jian)和底層(ceng)算法。中游(you)是設(she)備(bei)制(zhi)造(zao)商與系統集成商；機(ji)器(qi)(qi)視覺下(xia)游(you)應用(yong)包括半導體、汽(qi)車(che)、包裝(zhuang)、醫藥(yao)、工業機(ji)器(qi)(qi)人等行業。上游(you)軟(ruan)硬件(jian)共(gong)總(zong)成本的(de) 80%，分(fen)(fen)(fen)別(bie)占比為(wei) 45%、35%，因此，如(ru)此高的(de)成本占比，意味(wei)著(zhu)國產(chan)的(de)攝像頭技術(shu)提升(sheng)，對提高我國機(ji)器(qi)(qi)視覺的(de)競爭力(li)和市場(chang)占有率來說(shuo)，有著(zhu)重要(yao)作用(yong)。
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