Μονόχρωμες vs. Χρωματικές Κάμερες: Γιατί οι Μονόχρωμες Κάμερες Είναι Καλύτερες στην Ενσωματωμένη Οπτική;

Ένα από τα σημαντικά κριτήρια που χρησιμοποιούμε όταν επιλέγουμε μια ενσωματωμένη κάμερα όρασης είναι ο τύπος χρώματος. Υπάρχουν δύο συνηθισμένοι τύποι καμερών χρωμίου: ασπρόμαυρες κάμερες και έγχρωμες κάμερες. Συνήθως χρησιμοποιούμε έγχρωμες κάμερες για την εγγραφή πολύχρωμων εικόνων 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 σε κλίμακα του γκρι, ενώ οι έγχρωμες φωτογραφικές μηχανές καταγράφουν έγχρωμες εικόνες. Για μεμονωμένες εφαρμογές ενσωματωμένης όρασης, ασπρόμαυρες μονόχρωμες κάμερες αποτελούν 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 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 φωτογραφίζουν πιο γρήγορα από τις μονόχρωμες. Σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, οι μονάδες έγχρωμης κάμερας ενδέχεται να έχουν προβλήματα όπως έλλειψη ευκρίνειας και λεπτομέρειας. Αυτό συμβαίνει επειδή η συστοιχία φίλτρων χρώματος μειώνει την ποσότητα φωτός που φτάνει στον αισθητήρα.

Οι μονάδες έγχρωμης κάμερας χρησιμοποιούν συνήθως ένα 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 απομωσαϊκοποίησης που συνδυάζει τα σημεία ευαισθησίας για να παράγει ένα πανχρωματικό εικονοστοιχείο, δηλαδή μόνο ένα χρώμα μετράται σε οποιοδήποτε σημείο ευαισθησίας και τα υπόλοιπα προέρχονται από συμπέρασμα.

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

Τι είναι μια μονάδα μονόχρωμης κάμερας;

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

Διαφορές μεταξύ έγχρωμων και μονόχρωμων καμερών

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

Ποιότητα εικόνας: Λόγω της απουσίας συστοιχιών έγχρωμων φίλτρων, οι μονόχρωμες κάμερες μπορούν να τραβήξουν πιο ευκρινείς και λεπτομερέστερες εικόνες από τις έγχρωμες κάμερες, ειδικά σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Αντίθετα, οι έγχρωμες κάμερες είναι σε θέση να καταγράφουν έγχρωμες εικόνες, κάτι που είναι σημαντικό για εφαρμογές που απαιτούν έγχρωμες πληροφορίες.

Ευαισθησία στο φως: Επειδή δεν υπάρχει συστοιχία χρωματικών φίλτρων, οι μονόχρωμες κάμερες είναι πιο ευαίσθητες στο φως και λαμβάνουν περισσότερο φως από τις έγχρωμες κάμερες. Ως αποτέλεσμα, οι καλύτερες μονάδες μονόχρωμης κάμερας έχουν καλύτερη απόδοση σε χαμηλό φωτισμό από τις έγχρωμες κάμερες.

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

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

Οι εφαρμογές ενσωματωμένης όρασης απαιτούν πιο ακριβείς 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 αποδίδουν καλύτερα σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού
2. Οι αλγόριθμοι μονόχρωμης κάμερας βελτιστοποιούνται προσεκτικά
3. Οι μονόχρωμοι αισθητήρες έχουν εγγενώς υψηλότερους ρυθμούς καρέ

Ας επεκταθούμε σε αυτό παρακάτω.

Καλύτερη απόδοση σε χαμηλό φωτισμό

Η κύρια διαφορά μεταξύ έγχρωμων και μονόχρωμων καμερών 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 αποκοπής υπέρυθρων για την πρόληψη μιας ποικιλίας προβλημάτων χρωματικής εκτροπής που προκαλούνται από την αντίδραση των τριών βασικών χρωμάτων με μήκη κύματος φωτός κοντά στο υπέρυθρο.
Δεδομένου ότι οι μονόχρωμες κάμερες δεν διαθέτουν φίλτρα αποκοπής CFA και IR, ο αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει μεγαλύτερο εύρος φάσματος και να δεχτεί περισσότερο φως. Αυτό σημαίνει ότι οι μονόχρωμες κάμερες είναι σε θέση να έχουν εξαιρετικά καλή απόδοση σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.

Γρήγοροι αλγόριθμοι

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

Υψηλότερος ρυθμός καρέ

Τα εικονοστοιχεία αισθητήρα μονόχρωμης κάμερας είναι μικρότερα από τις έγχρωμες κάμερες. Στις έγχρωμες κάμερες, η ποσότητα δεδομένων για την επεξεργασία της ίδιας εικόνας είναι μεγαλύτερη και ο χρόνος επεξεργασίας είναι μεγαλύτερος από ό,τι στις μονόχρωμες ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, με αποτέλεσμα χαμηλότερους 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 καμερών 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 Μονάδες Μονόχρωμης Κάμερας

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

Αυτόματη αναγνώριση πινακίδας (ANPR)

Στα έξυπνα συστήματα μεταφορών, συχνά χρειάζεται να εντοπίζουμε τις παραβιάσεις καταγράφοντας πινακίδες κυκλοφορίας. Το πρώτο πράγμα που μπορούμε να ξεκαθαρίσουμε 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 σε χαμηλό φωτισμό μπορούν να ολοκληρώσουν καλά αυτήν την εφαρμογή. Ωστόσο, σε επιμέρους περιοχές όπου απαιτείται αναγνώριση πινακίδας χρώματος εξακολουθεί να χρειάζεται να χρησιμοποιούν έγχρωμες κάμερες.

Q επιθεώρηση της ποιότητας

Σε εφαρμογές βιομηχανικού αυτοματισμού όπου οι κάμερες χρησιμοποιούνται για να ανιχνεύσουν εάν ένα αντικείμενο είναι κατεστραμμένο ή όχι, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μονόχρωμες κάμερες. Αυτό χρησιμοποιείται ευρέως στα εργοστάσια για να διασφαλιστεί 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, μπορεί να τραβήξει καθαρές, λεπτομερείς εικόνες σε περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού, αλλά το κόστος είναι υψηλότερο, καθώς δεν είναι δυνατή η λήψη έγχρωμων εικόνων. Οι έγχρωμες κάμερες μπορούν να τραβήξουν έγχρωμες εικόνες, αλλά έχουν χαμηλή ευαισθησία στο φως και μπορεί να παράγουν ασαφείς, άγνωστες εικόνες σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.

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

Φυσικά, η Sinoseen είναι πάντα διαθέσιμη για να σας βοηθήσει εάν χρειάζεστε βοήθεια και με περισσότερα από 15 χρόνια εμπειρίας ως προμηθευτής Λύσεις κάμερας OEM , η Sinoseen διαθέτει μια μεγάλη γκάμα μονόχρωμων καμερών με διαφορετικές διαμορφώσεις και παραμέτρους για κάθε εφαρμογή. Μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας εάν χρειάζεστε οποιαδήποτε βοήθεια.