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(xiang)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(dui)“獵豹(bao)”這樣(yang)一個系(xi)統，被(bei)一部(bu)分人稱為高(gao)速攝像(xiang)機器人，其實無論是機器人還是設備系(xi)統，只要(yao)涉及視覺(jue)問題，都會對(dui)攝像(xiang)頭提出要(yao)求。
我國在機(ji)器(qi)視(shi)覺領域(yu)起步較晚，但(dan)是近(jin)幾(ji)年，政策傾(qing)斜、資(zi)本涌入、應用增多，讓(rang)整個(ge)機(ji)器(qi)視(shi)覺行業發(fa)展極快(kuai)。相比單(dan)一(yi)的(de)高(gao)清(qing)攝像頭，機(ji)器(qi)視(shi)覺還同時涉及光學、機(ji)械、電子、計算(suan)(suan)機(ji)軟硬(ying)件等(deng)方面的(de)技術，也涉及到計算(suan)(suan)機(ji)、圖(tu)像處理、模式識別、人工智能(neng)、信號(hao)處理、光機(ji)電一(yi)體化等(deng)多個(ge)領域(yu)，可(ke)以(yi)說，機(ji)器(qi)視(shi)覺是一(yi)個(ge)綜合性的(de)技術，但(dan)機(ji)器(qi)識別技術的(de)提高(gao)，必然也離不開精度(du)的(de)提升。
機器視(shi)覺的(de)分辨率(lv)，一般可分為 256個灰(hui)度級(ji)，采(cai)集系統具(ju)有 10bit、12bit、16bit 等不同(tong)的(de)灰(hui)度級(ji)，相比較人類視(shi)覺的(de) 64個灰(hui)度級(ji)有更(geng)大的(de)優(you)勢。
高(gao)速(su)發(fa)展階段(2008-至今)：經(jing)歷近十(shi)年的發(fa)展，中國機(ji)器視(shi)覺進入了高(gao)速(su)發(fa)展階段。隨著應用需要(yao)，目前(qian)，在機(ji)器視(shi)覺領域出現(xian)了許多(duo)分辨率 4Kx4K 的面陣攝(she)像(xiang)機(ji)和 12K 的線陣攝(she)像(xiang)機(ji)，通過光學鏡(jing)頭(tou)，可以觀測微米級的物件，也可以觀察(cha)天體一般的目標。
機器視覺的革命
機(ji)器視(shi)覺系統包括光源(yuan)照(zhao)明、鏡頭、圖(tu)像(xiang)處(chu)理(li)(li)和(he)視(shi)覺處(chu)理(li)(li)組(zu)件等(deng)。其(qi)(qi)中，照(zhao)明負責照(zhao)亮要(yao)檢(jian)測的(de)零(ling)件，使其(qi)(qi)特征突出，可以(yi)讓相機(ji)清(qing)晰地看到(dao)。鏡頭采集(ji)圖(tu)像(xiang)后，將以(yi)光的(de)形式將其(qi)(qi)傳送給傳感器。機(ji)器視(shi)覺相機(ji)將此光轉換為數字圖(tu)像(xiang)，然后發送至處(chu)理(li)(li)器進行(xing)分析(xi)。接下來，視(shi)覺處(chu)理(li)(li)包括檢(jian)查圖(tu)像(xiang)和(he)提取所需信息的(de)算法，運行(xing)必(bi)要(yao)的(de)檢(jian)查并做出決定。最后，通(tong)過離散 I/O 信號或(huo)串行(xing)連接，將數據發送到(dao)設備(bei)完成(cheng)通(tong)信。
就鏡頭(tou)來(lai)說(shuo)，它是機器視(shi)覺(jue)圖像采集的(de)重要(yao)成像部件。分辨(bian)率、對(dui)比度、景深和像差等指標對(dui)成像質量(liang)有重要(yao)影響。早在(zai)2019 年，全球工業鏡頭(tou)市場達到 33 億(yi)元，受(shou)制于技術積累(lei)和迭代，國(guo)內市場被(bei)施耐德、富士等國(guo)外(wai)領頭(tou)企(qi)業占(zhan)領。但隨著(zhu)精密機械(xie)設計、幾(ji)何光學、薄膜光學、色(se)度學、熱力學等技術不斷進(jin)步(bu)，制造過程和工藝不斷優化，中國(guo)機器視(shi)覺(jue)也將(jiang)再(zai)進(jin)一(yi)步(bu)。本次(ci)冬(dong)奧會上的(de)全自研的(de)攝像系統，也證(zheng)明著(zhu)機器視(shi)覺(jue)領域(yu)正(zheng)快速(su)發展。
就機器(qi)(qi)視(shi)覺行業的產業鏈來(lai)說，上游硬件部分包括(kuo)光源(yuan)、鏡頭、工業相機、圖像處理(li)器(qi)(qi)、圖像采(cai)集卡；軟件部分包括(kuo)圖像處理(li)軟件和底層算法。中游是(shi)設備制造(zao)商(shang)(shang)與系(xi)統(tong)集成商(shang)(shang)；機器(qi)(qi)視(shi)覺下游應用(yong)包括(kuo)半(ban)導體、汽車、包裝、醫(yi)藥、工業機器(qi)(qi)人等行業。上游軟硬件共總成本的 80%，分別(bie)占(zhan)(zhan)比為 45%、35%，因此(ci)，如此(ci)高(gao)(gao)的成本占(zhan)(zhan)比，意味著國(guo)產的攝(she)像頭技術提升，對提高(gao)(gao)我國(guo)機器(qi)(qi)視(shi)覺的競爭力(li)和市場占(zhan)(zhan)有(you)率來(lai)說，有(you)著重要作用(yong)。
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