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1、物联网知识门线技术是一项近年来发展起来的足球运动辅助技术，可以判断球是否越过了球门线，从而判断是否进球有效。FIFA 一直以来都反对引入门线技术，而是只依靠裁判和第四官员执法。门线技术已经在 2010-2011 年欧洲冠军联赛开始使用。 2013 年 2 月 19 日，国际足联(FIFA) 正式宣布，在 2013 年联合会杯以及 2014 年巴西世界杯上将启用门线技术，这是国际足联在经过漫长的讨论与测试后，历史性决定将在世界杯引入高科技，向球场上的误判宣战。历史发展是否引入门线技术的讨论开始于 2005 一场托特纳姆热刺与曼联的英超比赛赛后，因为裁判和边裁均未看到球国际足联确认使用门线技术过门
2、线，热刺队在最后一分钟的进球被判无效。此事引发FIFA 开始对阿迪达斯的门线系统进行测试。此系统基于嵌进球中的一个芯片，当球穿过布于球门区域的传感器时，该芯片可向裁判发送信号。FIFA 主席布拉特曾表示， “我们在秘鲁的U-17 世界杯上做过了各种各样的测试，然而结果并不显著，所以我们还会在 2007 的青少年比赛中进行试验” 。2008 年，布拉特拒绝了该系统并声称该技术只有 95%的准确率。2010 年 3 月，国际足协理事会通过投票以 6-2 的结果决定永久放弃使用该项技术，两枚反对票是由苏格兰和英格兰足协投出的。参加欧足联欧洲联赛的 48 名队长的投票显示，90%的回应声称希望这项技术
3、被引进。由于 2010 世界杯出现的几次误判，FIFA 宣布会重新开始讨论是否使用门线技术。系统介绍鹰眼系统鹰眼系统由马诺尔研究(Roke Manor Research Limited)的工程师们开发，已在板球，网球和斯诺克运动中采用。此系统基于三角原理并使用由设置在场地不同区域的高速摄像机提供的视觉图片和时间数据。该系统需要在球场的周围设置价值达到 25 万英镑的 6 台摄像机。关于该系统的批评声称该系统会延缓比赛，而且统计学误差太大。罗杰费德勒与拉斐尔纳达尔都曾批评该系统在网球比赛中的不够精确，尽管费德勒本人是支持该系统在足球比赛中使用的。根据该系统的发明者，保罗霍金斯表示，如果球完全被遮
4、挡，那么该系统会失效，为了达到准确，至少球的 25%需要可见。Cairos GLT 系统此系统由阿迪达斯与 Cairos Technologies AG 联合开发。此系统由装于禁区下和门线后的细缆线构成。电缆中的电流会产生磁场，当球在球门区域时，该磁场可由球中的传感器接收。球中的传感器会测量磁场并将球的位置信息传给球场周围的接收器并转发给中枢计算机。计算机会根据数据来计算球是否穿过球门线，当确认得分时，电脑会向佩戴特制手表的裁判发送进球信号。对于该技术是否会延误比赛，Cairos 声称上述一系列动作可以在微秒量级的时间内发生。由 Cairos 开发的一个更久的系统曾在 2005 年 U-17
5、锦标赛上试验过，然而被发现不够快或是不够准确。引入巴西世界杯2013 年 2 月 19 日国际足联(FIFA)正式宣布，在 2013 年联合会杯以及 2014 年巴西世界杯上将启用门线技术，这是国际足联在经过漫长的讨论与测试后，历史性决定将在世界杯引入高科技，向球场上的误判宣战。这一技术并不只是网球场上鹰眼系统的复制品。届时两个球门上将分别安装 7 台高速摄像机，比赛用球中也将植入芯片。一旦足球整体越过门线，这套系统将会自动向主裁判的手表上发送进球提醒。观众也能通过多角度回放看到进球是否成立。如此一来，门线悬案将彻底成为历史，不过，运营这套系统的费用也相当不菲。据悉，每个球场安装门线系统所需费
6、用为 17 万英镑，每场比赛则需为这套系统付出 2500 英镑。国际足联主席布拉特认为此举物有所值：“这将是足球史上具有重大意义的一天，作为一个世界性组织，我们深感类似于 2010 年世界杯以及欧冠等重大赛事上的错误不能再犯。 ”门线冤案受害者兰帕德也表示， “我当然对这一技术非常欢迎。在这种级别的比赛中非常需要这样的技术，它能为你在犹疑时提供正确的答案。 ”不过，在上届世界杯门线冤案中占到便宜的德国队员托马斯-穆勒则对这一技术不太感冒，他认为 “错判、误判是足球的一部分，如果引入门线技术每一场比赛将变得非常乏味、让人昏昏欲睡。 ”当今的 CMOS 图像转换技术不仅服务于“传统的”工业图像处理
7、，而且还凭借其卓越的性能和灵活性而被日益广泛的新颖消费应用所接纳。此外，它还能确保汽车驾驶时的高安全性和舒适性。最初，CMOS 图像传感器被应用于工业图像处理；在那些旨在提高生产率、质量和生产工艺经济性的全新自动化解决方案中，它至今仍然是至关重要的一环。据市场研究 IMS Research 的预测，在未来的几年中，欧洲工业图像处理市场的年成长率将达到 6%，其中，在相机中集成了软件功能的智能型解决方案的市场份额将不断扩大。在德国，据其全国工具机供应商协会 VDMA 提供的数据，2004 年的图像处理市场增长率达到了 14%。市场调研 In-Stat/MDR 亦指出，单就图像传感器的次级市场而言
8、，其年成长率将高达 30%以上，而且这种情况将持续到 2008 年。最为重要的是：CMOS 传感器的成长速度将达到 CCD 传感器的七倍，照相手机和数码相机的迅速普及是这种需求的主要推动因素。显然，人们如此看好 CMOS 图像转换器的成长前景是基于这样一个事实，即：与垄断该领域长达 30 多年的 CCD 技术相比，它能够更好地满足用户对各种应用中新型图像传感器不断提升的品质要求，如更加灵活的图像捕获、更高的灵敏度、更宽的动态范围、更高的分辨率、更低的功耗以及更加优良的系统集成等。此外，CMOS 图像转换器还造就了一些迄今为止尚不能以经济的方式来实现的新颖应用。另外，还有一些有利于 CMOS 传
9、感器的“软”标准在起作用，包括：应用支持、抗辐射性、快门类型、开窗口和光谱覆盖率等。不过，这种区别稍带几分任意性，因为这些标准的重要程度将由于应用的不同( 消费、工业或汽车) 而发生变化。细节表现中所面临的难题就像我们从模拟摄影所获知的那样，拍摄一幅完整场景的照片是一件相当普通的事情，照相手机同样如此。但是，对于工业或汽车应用来说，情况就大不一样了：有些场合并不需要很高的全帧数据速率。比如，在监控摄像机中，只要能够发现一幅场景中出现的变化（因为这种变化可能预示着某种可疑情况） ，那么分辨率低一点也是完全可以接受的。在此基础之上才需要借助全分辨率来采集更多的细节信息。跟着发生的动作将只在摄像机视
10、场的某一部分当中进行播放，而且，在所捕获的场景中，只有这一部分才是监控人员所关注的。对于只提供全帧图像的 CCD 图像传感器而言，只有采用一个分离的评估电路才能够提供两个观测角度，这意味着处理时间和成本的增加。然而，CMOS 图像传感器的工作原理则与RAM 相似，所有的存储位均可单独读出。CMOS 传感器的二次采样虽然提供了较低的分辨率，但是帧速率较高；而开窗口则允许随机选择一块感兴趣的区域。CMOS 传感器坐拥高灵敏度、宽动态范围和低功耗优势最新 CMOS 传感器获得广泛应用的一个前提是其所拥有的较高灵敏度、较短曝光时间和日渐缩小的像素尺寸。像素灵敏度的一个衡量尺度是填充因子(感光面积与整个
11、像素面积之比)与量子效率(由轰击屏幕的光子所生成的电子的数量 )的乘积。 CCD 传感器因其技术的固有特性而拥有一个很大的填充因子。而在 CMOS 图像传感器中，为了实现堪与 CCD 转换器相媲美的噪声指标和灵敏度水平，人们给 CMOS 图像传感器装配上了有源像素传感器(APS)，并且导致填充因子降低，原因是像素表面相当大的一部分面积被放大器晶体管所占用，留给光电二极管的可用空间较小。所以，当今 CMOS 传感器的一个重要的开发目标就是扩大填充因子。赛普拉斯(FillFactory) 通过其获得专利授权的一项技术，可以大幅度地提高填充因子，这种技术可以把一颗标准 CMOS 硅芯片最大的一部分面
12、积变为一块感光区域。nextpage另外，对于一个典型的工业用图象传感器而言，由于许多场景的拍摄都是在照明条件很差的情况下进行的，因此拥有较大的动态范围将是十分有益的。CMOS 图像传感器通过多斜率操作实现了这一目标：转换曲线由倾度不同的直线部分所组成，它们共同形成了一个非线性特征曲线。因此，一幅场景的黑暗部分有可能占据集成模拟-数字转换器转换范围的很大一部分：转换特征曲线在这里最为陡峭，以实现高灵敏度和对比度。特征曲线上半部分的平整化将在图像的明亮部分捕获几个数量级的过度曝光，并以一个更加细致的标度来表现它们。采用多斜率的方式来运作 LUPA-4000 将使高达 90dB 的光动态范围与一个
13、 10 位 A/D 转换范围相匹配。具有 VGA 分辨率的 IM-001 系列 CMOS 图像传感器在此基础上更进一步；它们是专为汽车应用而设计的。其像素由光电二极管组成，可提供高达 120dB 的自适应动态范围。面向汽车应用的 ACM 100 相机模块就采用了这些传感器，这种相机模块据称是同类产品中率先面市的全集成化相机解决方案：该视觉解决方案被看作是面向驾驶者保护、防撞、夜视支持和轮胎跟踪导向的未来汽车安全系统的关键元件。此外，对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的 CMOS 技术还具有一个明显的优势：CMOS 图像传感器是针对 5V 和 3.3V 电源电压而设计的。而 CC
14、D 芯片则需要大约 12V 的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到 CMOS 传感器中将带来另一个好处：它去除了与其他半导体元件的所有外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过 PCB 或衬底的外部实现方式低得多。扩展光谱灵敏度和提高分辨率是大趋势在现代 CMOS 图像传感器中，一个重要的发展趋势是其光谱灵敏度扩展到了近红外区NIR(至约 1,100nm 的波长) 。配备了 IM-001 CMOS 图像传感器的汽车应用将改善雾穿透力和夜视能力。由于工业图像捕获技术开始运用更多波长位于 NIR
15、 之中的光源，而且生物技术也在利用该光谱区域中的有趣现象，因此，新开发的 IBIS 5-AE-1300 传感器具有 700900nm 的NIR 灵敏度。在面向消费应用的图像捕获技术中，另一个发展趋势是继续提高分辨率。到 2005 年年中，70%左右的手机相机已具有 VGA 格式分辨率(640 480 像素)；但随后的 2006 年，几百万像素的传感器就将占领 50%的市场份额，而到 2008 年，其市场占有率预计将进一步攀升至 90%以上。为此，赛普拉斯开发了一种用于蜂窝电话的 300 万像素图像传感器，该产品采用了Autobrite 技术，可进行 12 位模拟/数字转换，并提供了 72dB
16、的宽广动态范围，而目前市面上的 10 位模拟/数字转换器的动态范围仅为 60dB。逐行扫描模式中的帧速率高达 30 帧/秒，因而可录制实况视频节目。在工业和商业领域中，这种发展趋势也很明显：赛普拉斯已推出一款用于 Kodak 数码相机的 1,300 万像素/35mm 图像传感器，另外，660 万像素的 IBIS 4-6600 传感器正在一种面向弱视人群的自动阅读辅助装置中证明自己的卓越品质它可在一幅完整的标准 A4 页面上提供出色的分辨率。凭借技术实现系统集成 由于蜂窝电话、数码相机、MP3 播放机和 PDA 等传统分离型功能设备的加速数字融合(即成为一部紧凑的消费型电子产品) ，导致人们越来越希望至少具有部分自主性的子系统能够在一部设备中提供极为宽泛的功能。这种趋势还将对专业测量技术产生影响：利用包含一个数码相机、PDA 用户接口和 WLAN 联网能力的便携式检验工具，光测试和监视的应用范围将得到有效的拓展。作为一种平台技术，CMOS 符合这一发展潮流：CCD图像转换器仍然需要采用外部逻辑电路来实现控制和模拟/ 数字转换功能，而 CMOS 标准逻
