ما هو المفهوم الأساسي لدمج البكسل وكيف يعمل؟ ما هي المزايا؟

لطالما كان وضوح الصورة وحساسيتها هدفا مشتركا للمستخدمين والمطورين على حد سواء. في السنوات الأخيرة ، أصبحت تقنية "تجميع البكسل" موضوعا ساخنا ، مما يحسن حساسية الكاميرات ذات أحجام البكسل الصغيرة بطريقة فريدة بحيث يمكن التقاط صور عالية الجودة في ظروف الإضاءة المنخفضة. في حين أن مصطلح دمج البكسل يستخدم بشكل أكثر شيوعا في كاميرات الهواتف الذكية ، إلا أنه بدأ أيضا في العثور على تطبيقات في رؤية الماكينة والرؤية المدمجة.

في هذه المقالة سوف نلقي نظرة متعمقة على كيفية عمل تجميع البكسل وكيف يمكنه محاكاة أحجام البكسل الأكبر عن طريق دمج وحدات البكسل ، وبالتالي زيادة حساسية الكاميرا دون زيادة حجم المستشعر.

ما هو الدور الذي تلعبه وحدات البكسل في الرؤية والكاميرات المضمنة؟

قبل استكشاف تقنية تجميع البكسل ، يجب أن نفهم أولا الدور الذي تلعبه وحدات البكسل في الرؤية المدمجة والكاميرات. وحدات البكسل ، المعروفة أيضا باسم المستقبلات الضوئية ، هي نقاط مادية على مستشعر الكاميرا المسؤولة عن التقاط الضوء لتشكيل صورة. عادة ما يقاس حجم البكسل بالميكرون (جزء من المليون من الميكرون) ، وتعتبر وحدات البكسل الأصغر من ميكرون واحد صغيرة جدا.

يمكن أن تجمع وحدات البكسل الأكبر ضوءا أكثر من البكسل الأصغر ، وهو أمر مهم بشكل خاص في البيئات التي يكون فيها الضوء نادرا. لذلك ، من أجل الحصول على جودة الصورة المطلوبة في هذه الظروف ، نميل عادة إلى اختيار أجهزة استشعار ذات أحجام بكسل أكبر. ومع ذلك ، فإن وحدات البكسل الأصغر لها أيضا مزاياها من حيث أنها قادرة على التقاط الأشياء والتفاصيل الأصغر. على سبيل المثال ، SNS-USB2160-v1.0-a من Sinoseenكاميرا USB صغيرة الحجم بدقة 2 ميجابكسل - بحجم بكسل 1.4 ميكرون، والذي يعتبر أصغر ، بينما D694P1-A2-E-aكاميرا USB بدقة 2 ميجابكسل HDR - بحجم بكسل 3 ميكرون، والتي تعتبر أكبر.

هذا عندما تنشأ المشكلة. إذا كنت تريد كاميرا عالية الدقة ، فإن حجم البكسل الأصغر يحد من حساسية الكاميرا. وإذا اخترت كاميرا بحجم بكسل أكبر ، فإن حجم المستشعر يزداد وفقا لذلك. إذا كان تطبيقك يتطلب كلا من مزايا الكاميرا الصغيرة الحجم ، مثل التقاط الأشياء الصغيرة مع الاستمرار في الحصول على حساسية جيدة ، فإن الطرق التقليدية ليست كافية.

هذا هو المكان الذي يلعب فيه تجميع البكسل. كاميرات تجميع الصور قادرة على محاكاة أحجام البكسل الأكبر دون اختيار مستشعر أكبر. في الأقسام التالية سننظر في هذا المفهوم بمزيد من التفصيل.

تعريف دمج الصور

ما هو معنى Binning؟تجميع البكسل هو تقنية مبتكرة لمعالجة الصور تزيد بشكل فعال من حجم وحدات بكسل المستشعر من خلال الجمع بين الإشارات الكهربائية لوحدات البكسل المجاورة ، وبالتالي توفير حساسية محسنة للكاميرات ذات حجم البكسل الصغير.
في جوهرها ، تسمح تقنية تجميع البكسل للكاميرات بمحاكاة أحجام البكسل الأكبر من خلال الجمع بين وحدات بكسل متعددة دون التضحية بالدقة. تعد هذه التقنية حلا مثاليا لتطبيقات الكاميرا التي تسعى إلى زيادة الحساسية مع الحفاظ على تصميم مصغر.

كيف يعمل تجميع البكسل

يتم تنفيذ تقنية تجميع البكسل على مستوى معالج إشارة الصورة من خلال طريقة إزالة الفسيفساء ، والتي تجمع بين المعلومات من أربعة وحدات بكسل مجاورة في بكسل واحد. تتضمن العملية الجمع بين شبكة من 2×2 أو 2×1 أو 3×3 أو 4×4 بكسل في "سوبر بكسل" أكبر.

أثناء عملية دمج البكسل ، يتم دمج معلومات كل بكسل في بكسل واحد كبير. هذا يعني أنه في حالة دمج 4 إلى 1 أو 2×2 بكسل ، على سبيل المثال ، سيتم تقليل الدقة الفعالة للصورة إلى 1/4 من دقة المستشعر ؛ ومع ذلك ، بالنسبة لمعظم تطبيقات الرؤية المضمنة ، فإن مقايضة الدقة هذه مقبولة ، حيث يمكن في كثير من الأحيان التضحية بقدر معين من الدقة للحصول على جودة صورة أفضل عند التقاط الصور في بيئات الإضاءة المنخفضة. يكتشفكم عدد وحدات البكسل التي تحتاجها الصورة.

مفتاح دمج البكسل هو مدى فعالية استخدامه لتصميمات المستشعرات الحالية. من خلال الجمع بين البيانات من وحدات البكسل المجاورة ، تكون الكاميرا قادرة على تحسين أدائها الحساس للضوء دون زيادة الحجم المادي للمستشعر. هذه التقنية ذات قيمة خاصة للتطبيقات التي تتطلب حساسية عالية في مساحة صغيرة ، كما هو الحال في الأجهزة المحمولة أو الكاميرات الصناعية المصغرة.

بالإضافة إلى ذلك ، يوفر دمج البكسل المرونة من خلال السماح للمطورين باختيار أنواع دمج مختلفة (على سبيل المثال ، 2×2 ، 3×3 ، 4×4 ، إلخ) للعثور على أنسب مجموعة من الدقة وحجم البكسل لمتطلبات تطبيق محددة. هذه المرونة تجعل دمج البكسل مثاليا لتنفيذ حلول الكاميرا المخصصة.

فوائد استخدام تجميع البكسل في تطبيقات الرؤية المضمنة

توفر تقنية تجميع البكسل العديد من المزايا المهمة التي تجعلها أداة قوية لتحسين أداء وحدات الكاميرا بحجم البكسل الصغير.

• حساسية أعلى:من خلال دمج وحدات البكسل ، يتم تحسين حساسية الكاميرا بشكل كبير ، وهو أمر مفيد بشكل خاص في تطبيقات الرؤية الليلية وبيئات الإضاءة المنخفضة. تلتقط وحدات البكسل الأكبر حجما مزيدا من الضوء ، مما ينتج عنه صور عالية الجودة حتى في ظروف الإضاءة المنخفضة.
• المرونة والتخصيص:توفر أنواع دمج وحدات البكسل المختلفة (على سبيل المثال ، 2×2 ، 3×3 ، 4×4 ، إلخ) المرونة ، مما يسمح للمطورين باختيار المجموعة الأنسب من الدقة وحجم البكسل لاحتياجات تطبيق معين. هذه ميزة كبيرة للمطورين الذين يحتاجون إلى تخصيص حلول الكاميرا الخاصة بهم لتناسب بيئات تطبيقات معينة.
• تصاميم مصغرة:عندما تصبح الأنظمة المدمجة أصغر وأصغر ، يمكن أن تساعد الكاميرات ذات إمكانات دمج البكسل في الحد من حجم الكاميرا مع تحقيق الحساسية المطلوبة. يمنح هذا مطوري المنتجات مساحة أكبر لاستيعاب مكونات الأجهزة الأخرى في الجهاز ، مما يؤدي إلى تصميم أكثر إحكاما.
• مناسبة لتطبيقات محددة:في حين أن دمج البكسل قد لا يكون كافيا لتبرير مقايضة الدقة في الضوء الساطع ، في التطبيقات التي تتطلب زيادة الحساسية ، مثل المراقبة الأمنية أو التصوير الفلكي أو التصوير الطبي الحيوي ، يوفر دمج البكسل تعزيزا كبيرا في الأداء.
• كفاءة التكلفة:يسمح دمج البكسل بتحقيق أداء أعلى باستخدام تقنية المستشعرات الحالية دون الحاجة إلى الاستثمار في أجهزة استشعار أكبر تكلفة وأكبر. هذا يجعله حلا فعالا من حيث التكلفة ، خاصة للمشاريع ذات الميزانيات المحدودة.

باختصار ، على الرغم من أن دمج وحدات البكسل قد لا يكون مناسبا لجميع تطبيقات الكاميرا ، إلا أنه يوفر مزايا أداء كبيرة في التطبيقات التي تحتاج إلى العمل في ظروف الإضاءة المنخفضة. يعد دمج البكسل خيارا مثاليا لتطبيقات الكاميرا التي تسعى إلى زيادة الحساسية مع الحفاظ على تصميم مصغر.

استنتاج

في الختام ، لا يعد تجميع البكسل وسيلة فعالة لحل مشكلات الأداء في الإضاءة المنخفضة فحسب ، بل هو أيضا عامل مهم في تقدم تقنية الرؤية المضمنة. مع استمرار تقدم التكنولوجيا ، يمكننا أن نتوقع رؤية المزيد من التطبيقات المبتكرة القائمة على تجميع البكسل في المستقبل لتحسين جودة الصورة وتجربة المستخدم.

سينوسين ، مثلالشركة المصنعة لوحدات الكاميرا المدمجة، لديه أكثر من 14 عاما من الخبرة في هذا المجال ، مع منتجات تتضمن ميزات مثل الدقة العالية ، والمصفوفات التي لا تحتوي على مرشحات الألوان ، وأحجام البكسل الصغيرة. مثالي لتطبيقات مثل الفحص المجهري الرقمي والتعرف التلقائي على لوحة الترخيص وفحص الجودة.

إذا كنت بحاجة إلى وحدة كاميرا USB 3.0 مخصصة أو كاميرا GMSL أو وحدة كاميرا MIPI للاندماج في منتجك ، فلا تتردد في الاتصال بنا أوقم بزيارة صفحة منتجاتنا.