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在機器視覺和嵌入式視覺的早期，捕捉快速移動的物體是一個巨大的挑戰。在視覺技術應用最常見的工廠自動化中，模糊的影像導致產品辨識、計數和分類出現問題。Rolling Shutter 偽影等現象，使得難以捕捉傳送帶或裝配線上物體的細節。

全域快門（Global Shutter）感測器的發明，成為解決這個問題的辦法。全域性快攝影機能夠消除快門偽影，從而確保即使是高速移動的物體，也能被無故障地捕獲。具有高幀率的全域快門攝影機，還確保輸出沒有運動模糊。

在本報導中，我們介紹了什麼是全域快門攝影機，在下一代移動機器人中使用它們的優勢，以及當今全域快門攝影機使用的不同機器人應用。

什麼是全域快門攝影機？

嵌入式快門攝影機可以分為兩種快門類型：

滾動快門攝影機（Rolling Shutter）
全球快門攝影機（Global Shutter）

滾動快門是兩者中更常見的，因為它們在大多數應用中更充分，因為與全域快門攝影機相比，要捕獲的物體要麼是靜態的，要麼是緩慢移動的，但價格更實惠。

如前所述，如果物體或攝影機系統處於快速運動中，則需要全域快門攝影機。當滾動快門攝影機逐行讀取影像時，全域快門攝影機同時讀取所有影像。這確保了影像不會隨著物體的移動而出現失真。

有關滾動快門和全域快門之間差異的更多資訊，請檢視影片：

全域快門攝影機如何改變遊戲規則

全域快門攝影機在各種應用中，使不可能成為可能。例如，當在高速公路上安裝智慧交通攝影機時。攝影機需要捕捉以每小時 40 英里，或更高的速度行駛的車輛的車牌。雖然一些高幀率滾動快門攝影機能夠清晰地捕捉車牌，但事實證明，全域快門攝影機將與更高的速度覆蓋範圍更加一致。

在 ALPR（自動車牌辨識）等外推等技術無效的應用中，全域快門攝影機可以確保影像的任何部分都失真或模糊。

在下面的報導中，我們將深入研究全域快門攝影機如何對機器人產生影響。

全域快門攝影機如何改變機器人技術

機器人技術改變了人類執行各種任務的方式。從工廠車間到倉庫和餐館，機器人正在逐漸成為我們日常生活不可或缺的一部分。現代移動機器人可以在沒有任何人工干預或指導的情況下，自主導航和功能（這些機器人被稱為自主移動機器人或 AMR）。

讓我們來看看機器人在全域快門攝影機的幫助下，執行的幾個任務的例子。

捕捉移動物體 —— 一些 AMR 移動速度很快（0.5 到 1 米/秒，在某些情況下甚至更高），這要求它們在運動時快速拍攝目標物體的影像。
用移動的手臂挑選靜態物體 —— 挑選和放置機器人使用全域快門攝影機來準確定位目標物體的位置。這些物品可以是任何東西，從水果和蔬菜到包裝和機器零件。
產品分類 —— 產品分類是選擇和放置的延伸，機器人使用手臂根據特定參數對物體進行分類。這需要高水準的準確性，對於這一點，滾動快門攝影機是不夠的。
澆水和撒肥料 —— 當農業機器人和拖拉機在農田移動時，需要澆水或撒肥料時，全域快門攝影機是影像捕捉的理想解決方案。
資料收集 —— 送貨機器人和自動駕駛汽車等戶外機器人，通常用於收集交通和車輛資料。由於機器人和捕獲的物體通常都在運動，因此與全域快門攝影機整合的視覺系統，將證明對一致的資料收集很有用。

全域快門攝影機的機器人應用

在上面的報導中，我們介紹了機器人在全域快門攝影機的幫助下，執行的一些不同類型的任務。接下來，讓我們透過一些工業和商業機器人應用的鏡頭，來看看全域快門攝影機的好處。以下是我們將要涵蓋的應用：

倉庫機器人
分揀機器人
送貨機器人
自主交通系統
農業機器人和自動拖拉機
無人機

倉庫機器人

倉庫機器人用於以下目的：

倉庫機器人

將物品從一個地方運到另一個地方。
將物品放在倉庫貨架或托盤架上。
舉起和移動重物（自動堆高機）。
庫存管理 —— 這包括透過辨識倉庫貨架上的物品，來追蹤倉庫中的庫存。這通常使用條碼讀取來完成。
清潔和維護。

當機器人處於快速運動中時，任何涉及捕捉物體的東西，都需要一個全域快門攝影機。示例包括在地板上讀取條碼，以進行引導導航、準確本地化、讀取托盤架上的條碼等。

帶手臂的分揀機器人

分揀機器人

分揀機器人是支援人工智慧的機器人系統，用於在工廠和履行中心對產品和包裹進行分類。排序主要是在要分類的物體在傳送帶上移動時完成的，高幀率的全域快門攝影機非常適合。

分揀機器人也被用作分類、揀選和放置物體的多用途系統。

送貨機器人

自主送貨機器人越來越受歡迎。由於送貨成本的上升，技術專家和電子商務專家正在將其開發為一種，永續且具有成本效益的送貨包裹和食品的方法。

輸送機器人中攝影機的一個關鍵功能，是在運動時捕獲周圍環境的資料。為了確保捕獲所有必要的資料和完整的環境，與滾動快門攝影機相比，全域快門攝影機將是更好的選擇。

自主交通系統

無人駕駛交通系統在鎮上談論了很長時間。然而，由於技術的進步，它們直到近年來才開始成為主流。當我們聽到自動駕駛汽車這個詞時，我們想到的是汽車。但他們並不是唯一處於自主交通趨勢的人。

在芬蘭道路上行駛的 Gacha，是公共汽車被用於完全自主執行的公共交通的一個很好的例子。

自動駕駛巴士是否需要全域快門攝影機將取決於兩件事：

他們移動的速度。
它們用於捕獲的資料或影像的性質。

農業機器人和自動拖拉機

農業機器人用於除草和昆蟲檢測、收穫、土壤分析、施肥等。

雖然其中一些功能也由自動拖拉機執行，但它們也有助於耕種和種植。

農業機器人和自動拖拉機中，需要全域快門攝影機的任務示例包括：

準確檢測蟲子和雜草。
機器人移動時撒肥料。
自主導航。
作物監測。

在所有這些任務中，在準確性方面沒有太多迴旋餘地。全域快門攝影機可以確保準確性不會受到影響，而機器人或拖拉機在每次持續時間內覆蓋足夠的場地。

無人機

一個農業機器人

雖然從技術上講，無人機不是機器人，但無人機是利用全域快門攝影機用於各種目的的自動駕駛汽車。無人機用於：

礦場、建築工地、發電廠等的檢查。
倉庫庫存追蹤。
軍事和安全目的。
用於農業作物監測和測量 NDVI（規範化差異植被指數）。
旅遊和娛樂目的。

不包括旅遊和娛樂，列表中無人機的所有其他應用，都會發現全域快門攝影機很有用。

關於機器人技術中全球快門攝影機的最後一句話

在機器人本身或目標物體快速移動的機器人應用中，建議使用全域快門攝影機。同時，需要注意的是，並非每個涉及快動作的應用，都需要全域快門攝影機。在某些情況下，具有所需幀率的滾動快門攝影機就足夠了。此外，成本差異也需要考慮在內，因為全域快門攝影機比具有類似功能的滾動快門攝影機相對更昂貴。所以，如果你的預算很緊絀，你可能想選擇後者。

每個應用都是不同的。在選擇攝影機快門類型之前，總是建議尋求 TechNexion 等成像專家的幫助。

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