تُحدث تقنية CMOS ثورة في الرؤية الليلية: عهد جديد في التصوير في الإضاءة المنخفضة

العنوان: ثورة تكنولوجيا CMOS في الرؤية الليلية: عهد جديد في التصوير في الإضاءة المنخفضة

العنوان الفرعي: تتحدا مستشعرات CMOS المتقدمة التصوير الحراري التقليدي، وتقدم حلولاً رقمية عالية الدقة للتطبيقات المدنية والعسكرية.

صعود CMOS في الرؤية الليلية

الاختراقات الأخيرة في CMOS (أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة التكميلية) تعمل التكنولوجيا على إعادة تشكيل مشهد الرؤية الليلية. على عكس مكثفات الصور التقليدية القائمة على الفراغ، تستفيد مستشعرات CMOS الحديثة من هندسات البكسل منخفضة الضوضاء والحساسية العالية لالتقاط الضوء المرئي والقريب من الأشعة تحت الحمراء (NIR) بوضوح استثنائي في ظروف ضوء النجوم (بما لا يقل عن 0.001 لوكس). على سبيل المثال، تحقق مكونات CIS (CIS) ذات المستوى المنخفض من الضوء المتخصصة الآن تصويرًا أحادي اللون في الوقت الفعلي من ضوء النهار إلى الليالي المقمرة، مما يجمع بين النطاق الديناميكي العالي واستهلاك الطاقة الأدنى. تعالج هذه التطورات القيود الحرجة لأنظمة الرؤية الليلية السابقة، مثل الضخامة والوظائف الرقمية المحدودة، من خلال دمج معالجة الإشارات المضمنة و تحسين SWaP-C (الحجم والوزن والطاقة والتكلفة).

الابتكارات الرئيسية في الرؤية الليلية CMOS:

• تقنيات SFCPixel® و PixGain™: تعمل التصميمات الخاصة من شركات مثل SmartSens على تحسين كسب تحويل الجهد، مما يعزز الحساسية في طيف NIR (مثل 850 نانومتر - 940 نانومتر) مع الحفاظ على ضوضاء منخفضة.

• مستشعرات الغالق العالمية: على عكس الغوالق المتدحرجة، تزيل الغوالق العالمية تشوه الحركة في المشاهد الديناميكية، مما يتيح تصويرًا واضحًا للأشياء المتحركة في إضاءة الأشعة تحت الحمراء النبضية.

• HDR متعدد التعريض: تعمل تقنيات مثل PixGain HDR® على دمج التعريضات الطويلة والقصيرة للحفاظ على التفاصيل في كل من الظلال والإبرازات، وهو أمر بالغ الأهمية للتشغيل (النهاري/الليلي).

الرؤية الليلية مقابل التصوير الحراري: مواجهة تقنية

بينما تتفوق كلتا التقنيتين في بيئات الإضاءة المنخفضة، فإن مبادئهما الأساسية تملي تطبيقات متميزة. تعمل أجهزة الرؤية الليلية (NVDs) على تضخيم الضوء المحيط (مثل ضوء القمر) أو إضاءة المشاهد بنشاط باستخدام مصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء. في المقابل، تكتشف أجهزة التصوير الحراري إشعاع الأشعة تحت الحمراء متوسط أو طويل الموجة المنبعث من الأجسام بناءً على درجة الحرارة، ولا يتطلب ضوءًا محيطًا.

القيود والمقايضات:

• نقاط ضعف الرؤية الليلية: عرضة لـ الإفراط في التعرض من مصادر الضوء المفاجئة وغير فعالة من خلال الزجاج.

• أوجه القصور في التصوير الحراري: تفشل في تمييز التفاصيل غير الحرارية (مثل ملامح الوجه) وتكافح مع الأسطح العاكسة.

الأنظمة الهجينة: مستقبل الرؤية الليلية

يعمل تقارب تقنيات CMOS والحرارية على فتح حلول التصوير متعددة الأطياف. البحث في خوارزميات الاندماج يجمع بين الثراء النصي للصور المستندة إلى CMOS مع التباين الحراري لمستشعرات الأشعة تحت الحمراء، مما يتيح تحديد الهدف في السيناريوهات التي تفشل فيها أي من التقنيتين بمفردها. على سبيل المثال، تقوم أنظمة ICMOS (CMOS المكثف) من الدرجة العسكرية بإقران مكثفات الصور بمستشعرات CMOS للحصول على مكاسب إضاءة منخفضة للغاية، بينما تحقق EBAPS (مستشعرات البكسل النشطة المقذوفة بالإلكترون) نطاقًا ديناميكيًا عاليًا لعمليات جميع الأحوال الجوية.

التطبيقات الناشئة:

• المركبات ذاتية القيادة: تضمن مستشعرات CMOS مع قمع وميض LED الموثوقية في الإضاءة المتغيرة.

• البحث والإنقاذ: تكتشف المستشعرات الحرارية حرارة الجسم، بينما توفر CMOS السياق البيئي.

• المراقبة الذكية: تستفيد تحليلات الذكاء الاصطناعي من بيانات CMOS للتعرف على الأشياء جنبًا إلى جنب مع الكشف عن الحالات الشاذة الحرارية.

نظرة عامة على السوق والاستنتاج

يتجه سوق الرؤية الليلية العالمي نحو الأنظمة الرقمية التي تركز على CMOS نظرًا لقابليتها للتوسع وتوافقها مع سير عمل الذكاء الاصطناعي. في حين أن التصوير الحراري يظل ضروريًا لحالات استخدام معينة (مثل مكافحة الحرائق)، فإن تطورات CMOS تضيق الفجوة في الأداء، وتقدم بدائل فعالة من حيث التكلفة وعالية الدقة. كما هو مذكور في تحليلات الصناعة، "يقع مستقبل الرؤية المتكيفة مع الظلام في الاندماج متعدد الوسائط"—وهو اتجاه تبنته بالفعل الشركات المصنعة للمعدات الأصلية التي تطور أجهزة هجينة.

باختصار، حولت تقنية CMOS الرؤية الليلية من أداة متخصصة إلى منصة رقمية متعددة الاستخدامات. إن التآزر مع التصوير الحراري يعد بإعادة تعريف العمليات الليلية عبر قطاعات الدفاع والأمن والمستهلكين، مما يجعل الظلام في النهاية لوحة للابتكار.