RGB-IR-Kameras: Wie funktionieren sie und welche sind ihre Hauptkomponenten?

Herkömmliche Farbkamerasensoren sind mit Farbfilterarrays (CFAs) im BGGR-Modus ausgestattet, die empfindlich für sichtbares und Infrarot-(IR)-Lichtwellenlängen sind. Dies führt zu Farbverzerrungen und ungenauen IR-Lichtmessungen, was die Qualität des endgültigen RGB-Bildes verschlechtert. Dadurch ist es schwierig, die Intensität des IR-Lichts im aufgenommenen Bild zu messen.
 
Um dieses Problem zu lösen, verwenden Kameras normalerweise einen IR-Cutoff-Filter tagsüber, um IR-Licht von dem Sensor fernzuhalten. Nachts werden sie mechanisch entfernt, um IR-Licht zuzulassen, das die Bildgebung bei schlechtem Licht verbessert. Diese mechanische Lösung ist jedoch anfällig für Verschleiß, was die Lebensdauer des Kameramoduls verkürzt.
 
RGB-IR-Kameras umgehen diese Einschränkungen, indem sie ein Farbfilterarray (CFA) verwenden, das dedizierte Pixel sowohl für sichtbares als auch für Infrarotlicht enthält. Hochwertige Bilder können sowohl im sichtbaren als auch im Infrarotspektralbereich ohne mechanische Eingriffe aufgenommen werden, wodurch Farbschäden verhindert werden. Dedizierte Pixel können zudem die Mehrband-Bildgebung unterstützen.
 
In diesem Artikel beschreiben wir, wie RGB-IR-Kameramodule funktionieren und ihre Hauptkomponenten, sowie einige wichtige eingebettete Visionenanwendungen, in denen RGB-IR-Kameras im Vergleich zu herkömmlichen Kameras empfohlen werden.

Wie funktionieren RGB-IR-Kameras?

Ein Standard-Bayer-CFA-Pixel im BGGR-Modus ist unten dargestellt.

Die spezialisierten Pixel einer RGB-IR-Kamera ermöglichen es, Infrarotlicht durchzulassen. Diese Pixel unterstützen die Mehrband-Bildgebung. Das neue CFA mit R-, G-, B- und IR-Pixeln ist unten dargestellt:

Hier sind einige Vorteile der Verwendung von RGB-IR-Kameras:

• Es kann einfach an die ständig wechselnden Tag- und Nachtbedingungen angepasst werden. Dies ist nützlich für die Aufnahme unter allen Wetterbedingungen.
• Das Vermeiden von mechanischen Filtern zum Wechseln zwischen sichtbarem und Infrarotlicht verlängert die Lebensdauer und Stabilität der Ausrüstung.
• Bietet einen dedizierten Infrarotkanal, der sichtbare und Infrarotbildinformationen klar trennt. Hilft dabei, die Menge an Infrarotlicht im Bild-RGB genau zu messen und Farbkorrekturen durchzuführen, um die Qualität der RGB-Ausgabe zu verbessern.

Wie man sichtbares und Infrarotlicht mit CFA nutzt

Nur das Verwenden von RGB-IR-Filtern reicht nicht aus, um effektive Aufnahmen zu erstellen. Es ist auch notwendig, die richtigen Komponenten auszuwählen, die RGB-IR-Aufnahmen unterstützen.

Sensor: Wähle einen Sensor mit IR-empfindlichen Pixeln auf dem CFA. Hersteller wie onsemi und OmniVision bieten RGB-IR-fähige Sensoren an.
 
Optik: Typischerweise sind Farbkameralinsen mit IR-Cutoff-Filtern ausgestattet Wellenlängen über 650nm zu blockieren. Um RGB-IR-Bildgebung zu ermöglichen, werden Dual-Bandpassfilter, die sowohl sichtbares Licht (400-650nm) als auch Infrarot (800-950nm) Wellenlängen zulassen, anstelle traditioneller IR-Cutoff-Filter ausgewählt.
 
Bildsignalprozessor (ISP): Der ISP trennt algorithmisch RGB- und IR-Daten in separate Frames, fügt die verarbeitete RGB-Ausgabe ein und subtrahiert IR-Störungen, um eine genaue Farbausgabe sicherzustellen. Darüber hinaus sollte der ISP in der Lage sein, je nach Anforderung des Host-Systems nur verarbeitete RGB- oder IR-Frames auszugeben.

Häufige eingebettete Vision-Anwendungen für RGB-IR-Kameras

Automatische Kennzeigerkennung (ANPR)

Für ANPR, das die Erkennung von Fahrzeugkennzeichen, Buchstaben, Symbolen und Farben unter unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen erfordert, sollten RGB-IR-Kameras verwendet werden, die zuverlässig sowohl sichtbares als auch Infrarotlicht aufnehmen, um die Lebensdauer und Genauigkeit zu verbessern.

Fortgeschutzte wetterfeste Sicherheit

Mit RGB-IR-Kameras können Sicherheitsanwendungen das Problem der Farbingenauigkeit überwinden, das die Objekterkennung behindert. Tag und Nacht verwenden diese Kameras RGB-IR-Sensoren und Doppelbandpassfilter, um hochwertige Bilder aufzunehmen, die helfen, genaue Informationen für die Analyse zu extrahieren.
 
Sinoseen ist bestrebt, Probleme unserer Kunden zu lösen, deshalb zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, wenn Sie eine Lösung suchen, für ein Problem bei sichtbarer und infrarotaktiver (IR) Bildgebung.