Hvad er det grundlæggende koncept for pixelfletning, og hvordan fungerer det? Hvad er fordelene?

Billedklarhed og følsomhed har altid været et fælles mål for både brugere og udviklere. I de senere år er teknikken "pixel binning" blevet et varmt emne, som forbedrer følsomheden af kameraer med små pixelstørrelser på en unik måde, så billeder i høj kvalitet kan tages under dårlige lysforhold. Mens udtrykket pixelfletning er mere almindeligt brugt i smartphone-kameraer, er det også begyndt at finde applikationer inden for maskinsyn og indlejret syn.

I denne artikel vil vi tage et dybdegående kig på, hvordan pixel binning fungerer, og hvordan det kan simulere større pixelstørrelser ved at flette pixels og dermed øge kameraets følsomhed uden at øge størrelsen på sensoren.

Hvilken rolle spiller pixels i indlejret syn og kameraer?

Før vi udforsker pixel binning-teknologi, skal vi først forstå den rolle, pixels spiller i indlejret syn og kameraer. Pixels, også kendt som fotoreceptorer, er fysiske punkter på et kameras sensor, der er ansvarlige for at fange lys for at danne et billede. Størrelsen af en pixel måles normalt i mikron (en milliontedel af en mikron), og pixels mindre end en mikron betragtes som meget små.

Større pixels kan opsamle mere lys end mindre, hvilket er særligt vigtigt i miljøer, hvor lyset er sparsomt. For at opnå den ønskede billedkvalitet under disse forhold har vi derfor normalt en tendens til at vælge sensorer med større pixelstørrelser. Mindre pixels har dog også deres fordele, idet de er i stand til at fange mindre objekter og detaljer. For eksempel Sinoseens SNS-USB2160-v1.0-a2mp kompakt lille størrelse USB-kamera - har en pixelstørrelse på 1,4 mikron, som anses for at være mindre, mens D694P1-A2-E-a2mp HDR USB-kamera - har en pixelstørrelse på 3 mikron, som betragtes som større.

Det er her, problemet opstår. Hvis du vil have et kamera med høj opløsning, begrænser dets mindre pixelstørrelse kameraets følsomhed. Og vælger du et kamera med en større pixelstørrelse, øges sensorstørrelsen tilsvarende. Hvis din applikation kræver begge fordelene ved et kamera med lille pixelstørrelse, såsom at fange små objekter, mens du stadig får god følsomhed, er traditionelle metoder ikke nok.

Det er her, pixel binning kommer ind i billedet. Kameraer til sammenslutning af billeder er i stand til at simulere større pixelstørrelser uden at vælge en større sensor. I de næste afsnit vil vi se nærmere på dette koncept.

Definition af billedfletning

Hvad betyder binning?Pixel binning er en innovativ billedbehandlingsteknik, der effektivt øger størrelsen af sensorpixels ved at kombinere de elektriske signaler fra nabopixels, hvilket giver forbedret følsomhed for kameraer med lille pixelstørrelse.
I sin kerne giver pixel binning-teknologi kameraer mulighed for at efterligne større pixelstørrelser ved at kombinere flere pixels uden at ofre opløsningen. Denne teknik er en ideel løsning til kameraapplikationer, der søger at øge følsomheden og samtidig bevare et miniaturiseret design.

Sådan fungerer Pixel Binning

Pixel binning-teknologi implementeres på billedsignalprocessorniveau gennem metoden til demosaicing, som kombinerer informationen fra fire nabopixels til en enkelt pixel. Processen involverer at kombinere et gitter på 2×2, 2×1, 3×3 eller 4×4 pixels til en større "superpixel".

Under pixelfletningsprocessen integreres oplysningerne om hver pixel i en enkelt stor pixel. Det betyder, at i tilfælde af en 4-til-1 eller 2×2 pixel fletning, for eksempel, vil den effektive opløsning af billedet blive reduceret til 1/4 af sensorens opløsning; Men for de fleste indlejrede visionsapplikationer er denne opløsningsafvejning acceptabel, da en vis mængde opløsning ofte kan ofres for bedre billedkvalitet, når du tager billeder i miljøer med svag belysning. Find udHvor mange pixels et billede skal bruge.

Nøglen til pixelfletning er, hvor effektivt den udnytter eksisterende sensordesign. Ved at kombinere data fra tilstødende pixels er kameraet i stand til at forbedre sin lysfølsomme ydeevne uden at øge sensorens fysiske størrelse. Denne teknik er især værdifuld til applikationer, der kræver høj følsomhed i et kompakt rum, såsom i mobile enheder eller miniaturiserede industrielle kameraer.

Derudover giver pixelfletning fleksibilitet ved at give udviklere mulighed for at vælge forskellige flettetyper (f.eks. 2×2, 3×3, 4×4 osv.) for at finde den bedst egnede kombination af opløsning og pixelstørrelse til specifikke applikationskrav. Denne fleksibilitet gør pixelfletning ideel til implementering af tilpassede kameraløsninger.

Fordele ved at bruge pixel binning i integrerede visionsprogrammer

Pixel binning-teknologi tilbyder flere væsentlige fordele, der gør det til et kraftfuldt værktøj til at forbedre ydeevnen af kameramoduler i lille pixelstørrelse.

• Højere følsomhed:Ved at flette pixels forbedres kameraets følsomhed betydeligt, hvilket især er nyttigt i nattesynsapplikationer og miljøer med svagt lys. Større pixels fanger mere lys, hvilket resulterer i billeder i høj kvalitet selv under dårlige lysforhold.
• Fleksibilitet og tilpasning:Forskellige pixelfletningstyper (f.eks. 2×2, 3×3, 4×4 osv.) giver fleksibilitet, hvilket giver udviklere mulighed for at vælge den mest passende kombination af opløsning og pixelstørrelse til behovene i en bestemt applikation. Dette er en kæmpe fordel for udviklere, der har brug for at tilpasse deres kameraløsninger, så de passer til specifikke applikationsmiljøer.
• Miniaturiserede designs:Efterhånden som indlejrede systemer bliver mindre og mindre, kan kameraer med pixelfletningsfunktioner hjælpe med at begrænse kameraets størrelse og samtidig opnå den ønskede følsomhed. Dette giver produktudviklere mere plads til at rumme andre hardwarekomponenter i enheden, hvilket resulterer i et mere kompakt design.
• Velegnet til specifikke applikationer:Selvom pixelfletning måske ikke er nok til at retfærdiggøre opløsningsafvejningen i stærkt lys, giver pixelfletning et betydeligt ydelsesboost i applikationer, hvor øget følsomhed er påkrævet, såsom sikkerhedsovervågning, astrofotografering eller biomedicinsk billeddannelse.
• OMKOSTNINGSEFFEKTIVITET:Pixelfletning gør det muligt at opnå højere ydeevne ved hjælp af eksisterende sensorteknologi uden at skulle investere i dyrere, større sensorer. Dette gør det til en omkostningseffektiv løsning, især for projekter med begrænsede budgetter.

Sammenfattende, selvom pixelkonsolidering måske ikke er egnet til alle kameraapplikationer, giver det betydelige ydeevnefordele i applikationer, der skal fungere under dårlige lysforhold. Pixelfletning er et ideelt valg til kameraapplikationer, der søger at øge følsomheden, samtidig med at de bevarer et miniaturiseret design.

Konklusion

Afslutningsvis er pixel binning ikke kun et effektivt middel til at løse problemer med ydeevne i svagt lys, men også en vigtig faktor i udviklingen af indlejret visionsteknologi. Efterhånden som teknologien fortsætter med at udvikle sig, kan vi forvente at se flere innovative applikationer baseret på pixel binning i fremtiden for yderligere at forbedre billedkvaliteten og brugeroplevelsen.

Sinoseen, somEn producent af indlejrede kameramoduler, har mere end 14 års erfaring på området med produkter, der inkluderer funktioner som høj opløsning, farvefilterløse arrays og små pixelstørrelser. Ideel til applikationer som digital mikroskopi, automatisk nummerpladegenkendelse og kvalitetsinspektion.

Hvis du har behov for et brugerdefineret USB 3.0-kameramodul, GMSL-kamera eller MIPI-kameramodul til at integrere i dit produkt, er du velkommen til at kontakte os ellerBesøg vores produktside.