Μονόχρωμες έναντι έγχρωμων μονάδων κάμερας: Γιατί οι μονόχρωμες μονάδες κάμερας είναι καλύτερες στην ενσωματωμένη όραση;

Ένα από τα σημαντικά κριτήρια που χρησιμοποιούμε όταν επιλέγουμε μια ενσωματωμένη κάμερα όρασης είναι ο τύπος χρώματος. Υπάρχουν δύο κοινοί τύποι φωτογραφικών μηχανών χρωμάτων: ασπρόμαυρες κάμερες και έγχρωμες κάμερες. Συνήθως χρησιμοποιούμε έγχρωμες κάμερες για να καταγράψουμε πολύχρωμες εικόνες στην καθημερινή μας ζωή. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι οι έγχρωμες κάμερες είναι ανώτερες από τις ασπρόμαυρες κάμερες.

Οι μονόχρωμες κάμερες ειδικεύονται στη λήψη εικόνων κλίμακας του γκρι, ενώ οι έγχρωμες κάμερες καταγράφουν έγχρωμες εικόνες. Για μεμονωμένες εφαρμογές ενσωματωμένης όρασης,ασπρόμαυρες μονόχρωμες κάμερεςείναι μια πιο πρακτική και αποτελεσματική λύση, καθώς είναι σε θέση να τραβήξουν πιο λεπτομερείς εικόνες σε περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στις έγχρωμες και μονόχρωμες κάμερες για να δούμε τις διαφορές και γιατί είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε μονόχρωμες κάμερες από έγχρωμες κάμερες για ενσωματωμένη όραση.

Τι είναι μια μονάδα έγχρωμης κάμερας; Πώς λειτουργεί;

Μια μονάδα έγχρωμης κάμερας είναι μια κάμερα που καταγράφει και δημιουργεί μια έγχρωμη εικόνα. Χρησιμοποιεί σημεία pixel στον αισθητήρα για να συλλάβει φως συγκεκριμένου μήκους κύματος και μετατρέπει τις πληροφορίες φωτός σε πληροφορίες χρώματος χρησιμοποιώντας μια συστοιχία φίλτρων χρώματος (CFA). Οι έγχρωμες κάμερες τραβούν πιο γρήγορα από τις μονόχρωμες. Σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, οι μονάδες έγχρωμης κάμερας ενδέχεται να έχουν προβλήματα όπως έλλειψη σαφήνειας και λεπτομέρειας. Αυτό συμβαίνει επειδή η συστοιχία φίλτρων χρώματος μειώνει την ποσότητα φωτός που φτάνει στον αισθητήρα.

Οι μονάδες έγχρωμης κάμερας χρησιμοποιούν συνήθως CFA με εναλλασσόμενα κόκκινα, πράσινα και μπλε φίλτρα σε λειτουργία Bayer. Η λειτουργία Bayer καταγράφει μόνο το 1/3 του προσπίπτοντος φωτός ανά pixel και τα υπόλοιπα χρώματα που δεν ταιριάζουν με τη λειτουργία φιλτράρονται αυτόματα. Επίσης, αυτή η λειτουργία απαιτεί την ανακατασκευή μιας πλήρους πανχρωματικής εικόνας μέσω ενός αλγορίθμου απομωσαϊκού που συνδυάζει τα σημεία ευαισθησίας για να παράγει ένα πανχρωματικό pixel, δηλαδή μόνο ένα χρώμα μετράται σε οποιοδήποτε σημείο ευαισθησίας και τα υπόλοιπα εξάγονται με συμπέρασμα.

Οι έγχρωμες κάμερες είναι συνήθως φθηνότερες από τις μονόχρωμες κάμερες και χρησιμοποιούνται συχνότερα στη φωτογραφία, τα smartphones και τις εφαρμογές που απαιτούν αναγνώριση χρώματος και πληροφορίες χρώματος για τη μαζική καταναλωτική αγορά.

Τι είναι μια μονόχρωμη μονάδα κάμερας;

Νωρίτερα είχαμε κάποιες πληροφορίες σχετικά μεασπρόμαυρες κάμερες. Σε αντίθεση με τις έγχρωμες κάμερες, οι οποίες ειδικεύονται στη λήψη εικόνων κλίμακας του γκρι, οι μονόχρωμες κάμερες μπορούν να συλλάβουν όλο το προσπίπτον φως, καθώς δεν χρησιμοποιείται CFA. Τόσο το κόκκινο, το πράσινο όσο και το μπλε απορροφώνται. Επομένως, η ποσότητα φωτός είναι τρεις φορές μεγαλύτερη από αυτή μιας έγχρωμης κάμερας, ενώ δεν απαιτούνται αλγόριθμοι απομωσαϊκού για τη βελτίωση της εικόνας. Επομένως, οι μονόχρωμες κάμερες έχουν καλύτερη απόδοση από τις έγχρωμες κάμερες σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.

Διαφορές μεταξύ έγχρωμων και μονόχρωμων φωτογραφικών μηχανών

Οι έγχρωμες κάμερες και οι μονόχρωμες κάμερες είναι δύο διαφορετικοί τρόποι λήψης εικόνων. Παρακάτω συγκρίνουμε τις διαφορές μεταξύ των δύο όσον αφορά την ποιότητα της εικόνας, την ευαισθησία στο φως και την ανάλυση:

Ποιότητα εικόνας:Λόγω της απουσίας συστοιχιών φίλτρων χρώματος, οι μονόχρωμες κάμερες είναι σε θέση να συλλάβουν ευκρινέστερες, πιο λεπτομερείς εικόνες από τις έγχρωμες κάμερες, ειδικά σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Αντίθετα, οι έγχρωμες κάμερες είναι σε θέση να καταγράψουν έγχρωμες εικόνες, κάτι που είναι σημαντικό για εφαρμογές που απαιτούν πληροφορίες χρώματος.

Ευαισθησία φωτός:Επειδή δεν υπάρχει συστοιχία φίλτρων χρώματος, οι μονόχρωμες κάμερες είναι πιο ευαίσθητες στο φως και λαμβάνουν περισσότερο φως από τις έγχρωμες κάμερες. Ως αποτέλεσμα, οι καλύτερες μονόχρωμες μονάδες κάμερας έχουν καλύτερη απόδοση χαμηλού φωτισμού από τις έγχρωμες κάμερες.

Ψήφισμα:Οι μονόχρωμες κάμερες έχουν υψηλότερη ανάλυση από τις έγχρωμες κάμερες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι κάθε εικονοστοιχείο μιας μονόχρωμης κάμερας συλλαμβάνει όλο το φως που φτάνει.

Γιατί οι μονόχρωμες κάμερες είναι καλύτερες από τις έγχρωμες κάμερες σε ενσωματωμένη όραση;

Οι εφαρμογές ενσωματωμένης όρασης απαιτούν ακριβέστερες λεπτομέρειες εικόνας και μεγαλύτερες ταχύτητες επεξεργασίας. Γιατί λοιπόν οι μονόχρωμες κάμερες είναι καλύτερες στην ενσωματωμένη όραση; Μπορούμε να συνοψίσουμε τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

1. Οι μονόχρωμες κάμερες έχουν καλύτερη απόδοση σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού
2. Οι μονόχρωμοι αλγόριθμοι κάμερας βελτιστοποιούνται προσεκτικά
3. Οι μονόχρωμοι αισθητήρες έχουν εγγενώς υψηλότερους ρυθμούς καρέ

Ας επεκταθούμε σε αυτό παρακάτω.

Καλύτερη απόδοση σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού

Η κύρια διαφορά μεταξύ έγχρωμων και μονόχρωμων φωτογραφικών μηχανών είναι ότι οι μονόχρωμες κάμερες δεν διαθέτουν συστοιχία φίλτρων χρώματος (CFA). Αφαιρώντας τα χρωματικά φίλτρα, κάνετε μια μονόχρωμη κάμερα πιο ευαίσθητη στο φως και λαμβάνετε περισσότερο φως.
Επιπλέον, οι έγχρωμες κάμερες είναι συνήθως εξοπλισμένες με φίλτρα διακοπής υπερύθρων για την πρόληψη ποικίλων προβλημάτων χρωματικής εκτροπής που προκαλούνται από την αντίδραση των τριών βασικών χρωμάτων με τα μήκη κύματος του φωτός στο εγγύς υπέρυθρο.
Δεδομένου ότι οι μονόχρωμες κάμερες δεν διαθέτουν φίλτρα αποκοπής CFA και IR, ο αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει ένα ευρύτερο φασματικό εύρος και να δεχτεί περισσότερο φως. Αυτό σημαίνει ότι οι μονόχρωμες κάμερες μπορούν να αποδώσουν εξαιρετικά καλά σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.

Ταχύτεροι αλγόριθμοι

Οι έγχρωμες κάμερες δεν είναι κατάλληλες για εφαρμογές ενσωματωμένης όρασης που βασίζονται στο edge Ai λόγω των πολύπλοκων αλγορίθμων δημιουργίας εικόνας.
Αντίθετα, πολλοί από τους αλγόριθμους των μονόχρωμων φωτογραφικών μηχανών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση αντικειμένων, την πρόβλεψη αντικειμένων και άλλες εφαρμογές χρησιμοποιώντας μοντέλα όρασης.

Υψηλότερος ρυθμός καρέ

Τα μονόχρωμα pixel αισθητήρα κάμερας είναι μικρότερα από τις έγχρωμες κάμερες. Στις έγχρωμες κάμερες, η ποσότητα δεδομένων για την επεξεργασία της ίδιας εικόνας είναι υψηλότερη και ο χρόνος επεξεργασίας είναι μεγαλύτερος από ό, τι στις μονόχρωμες ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, με αποτέλεσμα βραδύτερους ρυθμούς καρέ. Αντίθετα, οι μονόχρωμες κάμερες έχουν ταχύτερη επεξεργασία και υψηλότερο ρυθμό καρέ.

Εδώ μπορούμε να συμπεράνουμε ότι κατά την επεξεργασία των ίδιων δεδομένων εικόνας σε μεμονωμένες εφαρμογές ενσωματωμένης όρασης, η ταχύτητα επεξεργασίας, η απόδοση χαμηλού φωτισμού και ο ρυθμός καρέ των μονόχρωμων φωτογραφικών μηχανών είναι υψηλότερες και καλύτερες από τις έγχρωμες κάμερες και επομένως είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε μονόχρωμες κάμερες από έγχρωμες κάμερες σε μεμονωμένες εφαρμογές ενσωματωμένης όρασης.

Εφαρμογές για μονόχρωμες μονάδες κάμερας

Ας εξερευνήσουμε ορισμένες ενσωματωμένες εφαρμογές όρασης που δεν απαιτούν συγκεκριμένα πληροφορίες χρώματος και ας δούμε πώς μια μονόχρωμη κάμερα μπορεί να κάνει τη διαφορά.

Αυτόματη αναγνώριση πινακίδων κυκλοφορίας (ANPR)

Στα ευφυή συστήματα μεταφορών, συχνά πρέπει να εντοπίζουμε παραβιάσεις συλλαμβάνοντας πινακίδες κυκλοφορίας. Το πρώτο πράγμα που μπορούμε να καταστήσουμε σαφές είναι ότι δεν χρειαζόμαστε πληροφορίες χρώματος, απλά πρέπει να τραβήξουμε γρήγορα την εικόνα και στη συνέχεια να την αναλύσουμε για να διαβάσουμε τις πληροφορίες του οχήματος μέσω OCR (Optical Character Recognition). Είτε είναι μέρα είτε νύχτα. Επομένως, οι μονόχρωμες ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές με υψηλή ευαισθησία και ισχυρή απόδοση χαμηλού φωτισμού είναι σε θέση να ολοκληρώσουν καλά αυτήν την εφαρμογή. Ωστόσο, μεμονωμένες περιοχές όπου απαιτείται αναγνώριση έγχρωμης πλάκας εξακολουθούν να πρέπει να χρησιμοποιούν έγχρωμες κάμερες.

QΕπιθεώρηση

Σε εφαρμογές βιομηχανικού αυτοματισμού όπου χρησιμοποιούνται κάμερες για να ανιχνεύσουν εάν ένα αντικείμενο έχει υποστεί ζημιά ή όχι, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μονόχρωμες κάμερες. Αυτό χρησιμοποιείται ευρέως στα εργοστάσια για να εξασφαλίσει ότι η ποιότητα του προϊόντος είναι ικανοποιητική.

Συμπέρασμα

Συμπερασματικά, τόσο οι μονόχρωμες όσο και οι έγχρωμες κάμερες έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και περιορισμούς. Περισσότερες εφαρμογές και οι ανάγκες μας είναι διαφορετικές, πρέπει να συνδυάσω την πραγματική κατάσταση για να κάνω μια επιλογή. Η απόδοση της μονόχρωμης κάμερας σε χαμηλό φωτισμό είναι ισχυρή, ικανή να τραβήξει καθαρές, λεπτομερείς εικόνες σε περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού, αλλά το κόστος είναι υψηλότερο, αδυνατώντας να τραβήξει έγχρωμες εικόνες. Οι έγχρωμες κάμερες έχουν τη δυνατότητα λήψης έγχρωμων εικόνων, αλλά έχουν χαμηλή ευαισθησία στο φως και ενδέχεται να παράγουν ασαφείς, μη λεπτομερείς εικόνες σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.

Ελπίζουμε ότι αυτό το άρθρο σας έδωσε μια αρχική κατανόηση των διαφορών μεταξύ μονόχρωμων και έγχρωμων φωτογραφικών μηχανών και μια ιδέα για τα είδη εφαρμογών στις οποίες είναι κατάλληλες οι μονόχρωμες κάμερες. Για παράδειγμα, σε εφαρμογές όπου η έξοδος χρώματος δεν αποτελεί ανησυχία, αλλά μάλλον ευαισθησία και απόδοση χαμηλού φωτισμού, θα πρέπει να χρησιμοποιείται μονόχρωμη κάμερα.

Φυσικά, η Sinoseen είναι πάντα διαθέσιμη για να σας βοηθήσει εάν χρειάζεστε βοήθεια και με περισσότερα από 15 χρόνια εμπειρίας ως προμηθευτήςΛύσεις κάμερας OEM, η Sinoseen διαθέτει ένα ευρύ φάσμα μονόχρωμων φωτογραφικών μηχανών με διαφορετικές διαμορφώσεις και παραμέτρους για κάθε εφαρμογή. Μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας εάν χρειάζεστε βοήθεια.