Hvad er grundbegrebet pixelfusion og hvordan fungerer det? Hvad er fordelene?

Billedklarhed og -følsomhed har altid været et fælles mål for 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 af høj kvalitet kan tages i svagt lys. Mens udtrykket pixelfusion oftest anvendes i smartphone-kameraer, begynder det også at finde anvendelse i maskinevision og indlejret vision.

I denne artikel vil vi tage et grundigt kig på, hvordan pixelbinning fungerer, og hvordan det kan simulere større pixelstørrelser ved at slå pixler sammen, hvilket øger kameraets følsomhed uden at øge sensorens størrelse.

Hvilken rolle spiller pixlerne i indlejret vision og kameraer?

Før vi udforsker pixelbinning-teknologi, må vi først forstå, hvilken rolle pixels spiller i indlejret vision og kameraer. Pixel, også kendt som fotoreceptorer, er fysiske punkter på en kameras sensor, der er ansvarlige for at fange lys for at danne et billede. En pixels størrelse måles normalt i mikroner (en millionendedel af en mikron), og pixels mindre end en mikron betragtes som meget små.

Større pixels kan samle mere lys end mindre, hvilket er særligt vigtigt i miljøer hvor lyset er knap. For at opnå den ønskede billedkvalitet under disse forhold har vi derfor som regel tendens til at vælge sensorer med større pixelstørrelser. Men mindre pixels har også deres fordele, idet de kan fange mindre objekter og detaljer. For eksempel Sinoseens SNS-USB2160-v1.0-a2MP kompakt USB-kamera med en pixelstørrelse på 1,4 μm, som anses for mindre, mens D694P1-A2-E-a2 MP HDR USB-kamera-har en pixelstørrelse på 3 mikron, som anses for større.

Det er her problemet opstår. Hvis man vil have et højopløsnings kamera, så begrænser det kameraets følsomhed. Og hvis man vælger et kamera med større pixelstørrelse, øges sensorstørrelsen tilsvarende. Hvis dit program kræver begge fordelene ved et kamera med små pixelstørrelser, f.eks. at optage små objekter, samtidig med at du får god følsomhed, er traditionelle metoder ikke tilstrækkelige.

Det er her, pixelbinding kommer i spil. Billedbinder kan simulere større pixelstørrelser uden at skulle bruge en større sensor. I de følgende afsnit vil vi se nærmere på dette begreb.

Definition af billedfusion

Hvad betyder binning?Pixelbinning er en innovativ billedbehandlingsmetode, der effektivt øger størrelsen af sensorpixlerne ved at kombinere de elektriske signaler fra nabopixler, hvilket giver øget følsomhed for små pixelstørrelse kameraer.
I sin kerne giver pixelbinning-teknologien kameraer mulighed for at emulere større pixelstørrelser ved at kombinere flere pixels uden at ofre opløsning. Denne teknik er en ideel løsning til kameraapplikationer, der søger at øge følsomheden, samtidig med at de har et miniaturiseret design.

Hvordan pixelbinding fungerer

Pixelbinning-teknologi implementeres på billedsignalprocessorniveau gennem demosaicing-metoden, som kombinerer informationen fra fire nabopixler til en enkelt pixel. Processen indebærer at kombinere et gitter af 2×2, 2×1, 3×3 eller 4×4 pixels til en større superpixel.

Under pixelfusionsprocessen integreres oplysningerne fra hver pixel i en enkelt stor pixel. Dette betyder, at i tilfælde af en 4-til-1 eller 2×2 pixel fusion, for eksempel, vil den effektive opløsning af billedet blive reduceret til 1/4 af sensorens opløsning; men for de fleste indlejrede vision applikationer, er denne opløsning kompromis acceptabelt, da en vis mængde opløsning ofte kan ofres for bedre billedkvalitet,hvor mange pixels et billede har brug for- Hvad?

Nøglen til pixelfusion er hvor effektivt det udnytter eksisterende sensordesign. Ved at kombinere data fra nabopixler kan kameraet forbedre sin lysfølsomhed uden at øge sensorens fysiske størrelse. Denne teknik er især værdifuld for applikationer, der kræver høj følsomhed i et kompakt rum, såsom i mobile enheder eller miniaturiserede industrielle kameraer.

Derudover giver pixelfusion fleksibilitet ved at give udviklere mulighed for at vælge forskellige fusionstyper (f.eks. 2×2, 3×3, 4×4, osv.) for at finde den mest passende kombination af opløsning og pixelstørrelse til specifikke applikationskrav. Denne fleksibilitet gør pixelfusion ideel til at implementere skræddersyede kameraløsninger.

Fordelene ved at anvende pixelbinning i indlejrede visioner

Pixelbinning-teknologien har flere væsentlige fordele, der gør den til et kraftfuldt værktøj til at forbedre ydeevnen af små pixelstørrelses kameramoduler.

• Højere følsomhed:Ved at samle pixler forbedres kameraets følsomhed meget, hvilket er særligt nyttigt i nattevision og svagt belyste miljøer. Større pixels opfanger mere lys, hvilket giver billeder af høj kvalitet selv i svagt lys.
• fleksibilitet og tilpasning:Forskellige pixelfusionstyper (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 stor fordel for udviklere, der skal tilpasse deres kameraløsninger til specifikke applikationsmiljøer.
• Miniaturiserede mønstre:Da indlejrede systemer bliver mindre og mindre, kan kameraer med pixelfusionsevne hjælpe med at begrænse kameraets størrelse, samtidig med at de opnår den ønskede følsomhed. Dette giver produktudviklere mere plads til at rumme andre hardware komponenter i enheden, hvilket resulterer i et mere kompakt design.
• egnet til særlige anvendelser:Mens pixelfusion måske ikke er nok til at retfærdiggøre opløsningsforandringen i stærkt lys, giver pixelfusion i applikationer, hvor øget følsomhed er nødvendig, såsom sikkerhedsovervågning, astrofotografi eller biomedicinsk billeddannelse, et betydeligt præstationsforøgelse.
• omkostningseffektivitet:Pixelfusion giver mulighed for 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.

Sammendrag: Mens pixelkonsolidering måske ikke er velegnet til alle kameraapplikationer, giver det betydelige præstationsfordele i applikationer, der skal fungere under svage lysforhold. Pixelfusion er et ideelt valg for kameraapplikationer, der søger at øge følsomheden, samtidig med at de bevarer et miniaturiseret design.

konklusion

I konklusion er pixelbinning ikke kun et effektivt middel til at løse problemer med ydeevne ved svagt lys, men også en vigtig faktor i udviklingen af indlejret visionsteknologi. I takt med at teknologien fortsætter med at udvikle sig, kan vi forvente at se mere innovative applikationer baseret på pixelbinning i fremtiden for yderligere at forbedre billedkvaliteten og brugeroplevelsen.

Sinoseen, somen producent af indlejrede kamera-moduler, har mere end 14 års erfaring på området, med produkter, der omfatter funktioner som høj opløsning, farvefilterløse arrays og små pixelstørrelser. Ideel til anvendelser som digitalt mikroskop, automatisk nummerpladegenkendelse og kvalitetstjek.

Hvis du har brug for et brugerdefineret USB 3.0 kamera modul, GMSL kamera eller MIPI kamera modul til at integrere i dit produkt, er du velkommen til at kontakte os ellerBesøg vores produktside- Hvad?