ما هو المفهوم الأساسي لمزج البكسلات وكيف يعمل؟ ما هي المزايا؟

لطالما كانت وضوح الصورة وحساسيتها هدفًا مشتركًا للمستخدمين والمطورين على حدٍ سواء. في السنوات الأخيرة، أصبحت تقنية "دمج البكسل" موضوعًا ساخنًا، حيث تعمل على تحسين 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 شيوعًا في كاميرات الهواتف الذكية، إلا أنه بدأ أيضًا في العثور على تطبيقات في مجال الرؤية الآلية والرؤية المضمنة.

في هذه المقالة سنلقي نظرة متعمقة على كيفية عمل تجميع وحدات البكسل وكيف يمكنها محاكاة أحجام وحدات بكسل أكبر عن طريق دمج وحدات البكسل، وبالتالي زيادة حساسية الكاميرا دون زيادة حجم المستشعر.

ما هو الدور الذي تلعبه البكسلات في الرؤية المضمنة والكاميرات؟

قبل استكشاف تقنية تجميع البكسلات، يجب علينا أولاً فهم الدور الذي تلعبه البكسلات في الرؤية المدمجة والكاميرات. البكسلات، المعروفة أيضًا باسم المستقبلات الضوئية، هي نقاط مادية على مستشعر الكاميرا مسؤولة عن التقاط الضوء لتكوين صورة. عادةً ما يتم قياس حجم البكسل بالميكرون (واحد على مليون من الميكرون)، وتعتبر البكسلات الأصغر من ميكرون واحد صغيرة جدًا.

تستطيع البكسلات الأكبر حجمًا جمع المزيد من الضوء مقارنة بالبكسلات الأصغر حجمًا، وهو أمر مهم بشكل خاص في البيئات التي يكون فيها الضوء نادرًا. لذلك، من أجل الحصول على جودة الصورة المطلوبة في هذه الظروف، نميل عادةً إلى اختيار أجهزة استشعار ذات أحجام بكسل أكبر. ومع ذلك، تتمتع البكسلات الأصغر حجمًا أيضًا بمزاياها في أنها قادرة على التقاط أشياء وتفاصيل أصغر. على سبيل المثال، SNS-USB2160-v1.0-a من Sinoseenكاميرا USB صغيرة الحجم بدقة 2 ميجا بكسل - حجم البكسل 1.4 ميكرون، والذي يعتبر أصغر حجمًا، في حين أن D694P1-A2-E-aكاميرا USB HDR بدقة 2 ميجابكسل - حجم بكسل 3 ميكرون، والذي يعتبر أكبر.

وهنا تظهر المشكلة. فإذا كنت تريد كاميرا عالية الدقة، فإن حجم البكسل الأصغر يحد من حساسية الكاميرا. وإذا اخترت كاميرا ذات حجم بكسل أكبر، فإن حجم المستشعر يزداد تبعًا لذلك. وإذا كان تطبيقك يتطلب مزايا الكاميرا ذات حجم البكسل الصغير، مثل التقاط الأشياء الصغيرة مع الحصول على حساسية جيدة، فإن الطرق التقليدية ليست كافية.

وهنا يأتي دور تجميع البكسلات. حيث تتمكن كاميرات تجميع الصور من محاكاة أحجام بكسلات أكبر دون الحاجة إلى استخدام مستشعر أكبر. وفي الأقسام التالية، سنتناول هذا المفهوم بمزيد من التفصيل.

تعريف دمج الصور

ما معنى binning؟تجميع البكسل هو تقنية معالجة صور مبتكرة تعمل على زيادة حجم بكسلات المستشعر بشكل فعال من خلال الجمع بين الإشارات الكهربائية للبكسلات المجاورة، وبالتالي توفير حساسية محسنة للكاميرات ذات حجم البكسل الصغير.
في جوهرها، تسمح تقنية تجميع وحدات البكسل للكاميرات بمحاكاة أحجام وحدات بكسل أكبر من خلال الجمع بين وحدات بكسل متعددة دون التضحية بالدقة. تعد هذه التقنية حلاً مثاليًا لتطبيقات الكاميرات التي تسعى إلى زيادة الحساسية مع الحفاظ على تصميم مصغر.

كيف تعمل عملية تجميع البكسلات

يتم تنفيذ تقنية تجميع البكسلات على مستوى معالج إشارة الصورة من خلال طريقة إزالة الفسيفساء، والتي تجمع المعلومات من أربع بكسلات متجاورة في بكسل واحد. تتضمن العملية دمج شبكة من 2×2 أو 2×1 أو 3×3 أو 4×4 بكسل في "بكسل فائق" أكبر.

أثناء عملية دمج البكسلات، يتم دمج معلومات كل بكسل في بكسل واحد كبير. وهذا يعني أنه في حالة دمج 4 إلى 1 أو 2 × 2 بكسل، على سبيل المثال، سيتم تقليل الدقة الفعلية للصورة إلى 1/4 من دقة المستشعر؛ ومع ذلك، بالنسبة لمعظم تطبيقات الرؤية المضمنة، فإن هذا التنازل عن الدقة مقبول، حيث يمكن التضحية بكمية معينة من الدقة غالبًا من أجل جودة صورة أفضل عند التقاط الصور في بيئات الإضاءة المنخفضة. اكتشفكم عدد البكسلات التي تحتاجها الصورة..

إن مفتاح دمج وحدات البكسل هو مدى فعالية استخدامها لتصميمات المستشعرات الحالية. فمن خلال الجمع بين البيانات من وحدات البكسل المجاورة، تتمكن الكاميرا من تحسين أدائها الحساس للضوء دون زيادة الحجم المادي للمستشعر. وهذه التقنية مفيدة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب حساسية عالية في مساحة صغيرة، مثل 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 التركيبة الأكثر ملاءمة من الدقة وحجم البكسل لمتطلبات التطبيق المحددة. تجعل هذه المرونة دمج البكسل مثاليًا لتنفيذ حلول الكاميرا المخصصة.

فوائد استخدام تجميع البكسل في تطبيقات الرؤية المضمنة

توفر تقنية Pixel binning العديد من المزايا المهمة التي تجعلها أداة قوية لتحسين أداء وحدات الكاميرا ذات حجم البكسل الصغير.

• حساسية أعلى:من خلال دمج وحدات البكسل، يتم تحسين حساسية الكاميرا بشكل كبير، وهو أمر مفيد بشكل خاص في تطبيقات الرؤية الليلية والبيئات ذات الإضاءة المنخفضة. تعمل وحدات البكسل الأكبر على التقاط المزيد من الضوء، مما يؤدي إلى الحصول على صور عالية الجودة حتى في ظروف الإضاءة المنخفضة.
• المرونة والتخصيص:توفر أنواع دمج البكسل المختلفة (على سبيل المثال، 2×2، 3×3، 4×4، إلخ) المرونة، مما يسمح للمطورين باختيار التركيبة الأكثر ملاءمة من الدقة وحجم البكسل لاحتياجات تطبيق معين. وهذه ميزة كبيرة للمطورين الذين يحتاجون إلى تخصيص حلول الكاميرا الخاصة بهم لتناسب بيئات تطبيق معينة.
• التصاميم المصغرة:مع تزايد صغر حجم الأنظمة المضمنة، يمكن للكاميرات ذات القدرة على دمج وحدات البكسل أن تساعد في الحد من حجم الكاميرا مع تحقيق الحساسية المطلوبة. وهذا يمنح مطوري المنتجات مساحة أكبر لاستيعاب مكونات الأجهزة الأخرى في الجهاز، مما يؤدي إلى تصميم أكثر إحكاما.
• مناسبة لتطبيقات محددة:على الرغم من أن دمج البكسل قد لا يكون كافياً لتبرير التضحية بالدقة في الضوء الساطع، إلا أنه في التطبيقات التي تتطلب حساسية متزايدة، مثل المراقبة الأمنية، أو التصوير الفلكي، أو التصوير الطبي الحيوي، فإن دمج البكسل يوفر تعزيزًا كبيرًا للأداء.
• كفاءة التكلفة:يتيح دمج البكسل تحقيق أداء أعلى باستخدام تقنية الاستشعار الحالية دون الحاجة إلى الاستثمار في أجهزة استشعار أكبر وأكثر تكلفة. وهذا يجعلها حلاً فعالاً من حيث التكلفة، وخاصة للمشاريع ذات الميزانيات المحدودة.

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

الخاتمة

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

سينوسين، كماالشركة المصنعة لوحدات الكاميرا المدمجةتتمتع شركة , بأكثر من 14 عامًا من الخبرة في هذا المجال، مع منتجات تتضمن ميزات مثل الدقة العالية، والمصفوفات الخالية من مرشحات الألوان، وأحجام البكسل الصغيرة. مثالية للتطبيقات مثل المجهر الرقمي، والتعرف التلقائي على لوحات الترخيص، وفحص الجودة.

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