¿Qué es el obturador GRR? ¿Cuáles son los problemas comunes y las soluciones?

En aplicaciones como el escaneo de retina, las cámaras de obturador rodante se utilizan para capturar imágenes con retrasos de exposición bajos con el fin de maximizar la aproximación del ojo humano. En este caso, la cámara debe exponerse a todo el ojo o la retina en un solo obturador para evitar artefactos de obturador rodante. Entonces, ¿cómo logramos esto, teniendo en cuenta que las cámaras de rolling shutter exponen cada fotograma línea por línea?
 
Eso es lo que necesitamos saber en este post. Algunas cámaras con rolling shutter están equipadas con una función de liberación de restablecimiento global (GRR) que resuelve muy bien este problema. Echemos un vistazo más de cerca a continuación.

Tipos de obturadores comunes

Anteriormente, hemos analizado dos tipos comunes de obturador de cámara: obturador global y obturador rodante. ParaMás sobre la diferencia, consulte este artículo.
 
¿Qué es un obturador global? La tecnología de obturador global permite exponer todos los píxeles del sensor de una cámara al mismo tiempo, y es especialmente eficaz para capturar objetos que se mueven rápidamente o disparar mientras la cámara está en movimiento, ya que reduce el desenfoque de movimiento y la distorsión de la imagen. Sin embargo, suele ser más costoso.
 
¿Qué es Rolling Shutter? La tecnología de obturador rodante, por otro lado, expone los píxeles uno por uno, lo que también puede provocar lo que se conoce como el "efecto de obturador rodante", que puede resultar en distorsión de la imagen al capturar objetos que se mueven rápidamente. Sin embargo, las cámaras de obturador rodante son las preferidas en muchas aplicaciones debido a su rentabilidad y características de bajo ruido.
 
Entonces, para resolver los problemas asociados con la apertura global y el obturador rodante, manteniendo las ventajas de ambos, se creó el obturador de liberación de restablecimiento global (GRR).

 
¿Qué es el modo GRR?

¿Qué es un reinicio global? El Global Reset Release Shutter (GRR) es una variante de las persianas globales y enrollables que combina las características de las persianas globales y enrollables y está diseñado para reducir o eliminar el efecto de persiana enrollable mientras mantiene bajos niveles de ruido y rentables. El obturador GRR imita el comportamiento del obturador global durante la fase de exposición, donde todos los píxeles comienzan a exponerse al mismo tiempo, pero se asemeja al obturador rodante durante la fase de lectura, donde los datos de píxeles se leen línea por línea.
 
Este mecanismo de funcionamiento único hace que el obturador GRR sea especialmente adecuado para escenarios de aplicación en los que es necesario capturar objetos que se mueven rápidamente mientras se mantienen los costes bajo control. Algunos ejemplos son la inspección de visión industrial, la navegación robótica y las aplicaciones de imágenes de alta velocidad. El obturador GRR proporciona imágenes más nítidas que los obturadores enrollables tradicionales, al tiempo que evita la distorsión de la imagen causada por la exposición línea por línea.

 
¿Cómo funciona el modo GRR?

El flujo de trabajo del modo Global Reset Release Shutter (GRR) consta de tres etapas principales: la etapa de reinicio, la etapa de integración y la etapa de lectura.
 
Durante la fase de reinicio, todas las filas de píxeles en el modo GRR se restablecen al mismo tiempo, lo que garantiza una exposición uniforme. Esto reduce el desenfoque de movimiento y la distorsión de la imagen al capturar objetos que se mueven rápidamente.

 
En la etapa de integración, todas las filas de píxeles comienzan a exponerse simultáneamente, capturando la luz de la escena. En esta etapa, el modo GRR es similar al obturador global, lo que proporciona a la cámara la capacidad de capturar una escena dinámica sin verse afectada por el efecto de obturador rodante. La fase de lectura, sin embargo, vuelve a las características de un obturador rodante, donde las filas de píxeles se leen línea por línea, lo que puede provocar un brillo desigual, especialmente entre la parte superior e inferior de la imagen.
 
Para controlar eficazmente el modo GRR, se puede proporcionar una iluminación constante durante la fase de integración mediante el uso de un flash o una fuente de luz externa, asegurando así que todas las filas de píxeles estén expuestas durante la misma cantidad de tiempo. Este control se puede lograr a través de pines GPIO o comunicaciones I2C, activando la secuencia GRR y sincronizando la iluminación. Por ejemplo, las cámaras Basler proporcionan el parámetro ReadoutTimeAbs para ayudar al usuario a determinar el tiempo de lectura del sensor, mientras queMódulo de cámara Sinoseenproporcionar soporte personalizado para el modo GRR.

 
Problemas que se pueden encontrar al usar el modo GRR y sus soluciones

Aunque el modo de reinicio global del obturador (GRR) ofrece ventajas significativas en términos de minimizar el efecto de obturador rodante, existen algunos inconvenientes, especialmente en términos de uniformidad del brillo de la imagen y control de la exposición. Para superar estos problemas, se pueden emplear las siguientes técnicas y estrategias 

Uso de un obturador mecánico externo

Dado que las filas de píxeles en el modo GRR se leen con diferentes tiempos de exposición, esto da como resultado un brillo desigual de la imagen, especialmente entre la parte superior e inferior de la imagen. Para solucionar este problema, se puede utilizar un obturador mecánico externo, que se cierra al final de la fase de integración, evitando una mayor exposición del sensor por la luz ambiental durante la lectura de las filas iniciales. Este método garantiza que el sensor no esté expuesto a luz adicional durante el proceso de lectura, manteniendo así un brillo de imagen constante.

 
Supresión de luz ambiental

Al utilizar el flash durante la exposición y asegurarse de que se apague inmediatamente después de completar la exposición, es posible imitar el efecto de un obturador global y reducir el brillo desigual debido a las diferencias en los tiempos de exposición entre filas. Este método requiere un control preciso del encendido y apagado del flash para que coincida con el tiempo de exposición del modo GRR.
 
Además, la consistencia de la exposición se puede mejorar aún más mediante el uso de la tecnología de flash sincronizado de alta velocidad. Esta técnica permite que los pulsos del flash se sincronicen con el tiempo de exposición de la cámara, asegurando que todas las filas de píxeles estén expuestas durante la misma cantidad de tiempo, reduciendo así las diferencias de brillo en la imagen.

 
Ajuste de software

El brillo desigual debido al modo GRR también se puede compensar hasta cierto punto mediante un ajuste de software. Mediante el análisis de los datos de la imagen, se pueden identificar y corregir las variaciones de brillo para mejorar la calidad general de la imagen.

 
¿Cómo elijo el tipo de obturador correcto?

En primer lugar, tenga en cuenta las características de movimiento de la aplicación. Si su aplicación involucra objetos o cámaras en movimiento a alta velocidad, un obturador global puede ser la mejor opción porque expone todos los píxeles simultáneamente, evitando efectivamenteDiferencia entre el desenfoque de movimiento y la distorsión de la imagen. Si su aplicación es sensible al costo y el desenfoque de movimiento no es una preocupación importante, el obturador rodante puede ser una opción rentable.
 
Para aplicaciones en las que es necesario equilibrar el coste y la calidad de la imagen, el obturador GRR ofrece un compromiso. el obturador GRR imita el comportamiento de un obturador global durante la exposición, reduciendo el efecto de obturador rodante y manteniendo algunas de las ventajas de un obturador enrollable. Esto hace que el obturador GRR sea adecuado para la inspección de visión industrial, la navegación robótica y las aplicaciones de imágenes de alta velocidad, especialmente en escenarios donde se requiere un control preciso de la iluminación para minimizar los artefactos de la imagen.
 
Además, se deben tener en cuenta otros factores del sistema, como la velocidad de fotogramas, la sensibilidad del sensor, las condiciones de iluminación y las capacidades de posprocesamiento. Tome una decisión integral.
 
En conclusión, espero que este artículo te haya ayudado a entender el Obturador de Liberación de Restablecimiento Global. Si tiene alguna necesidad de un módulo de cámara de obturador de reinicio global personalizado, no dude en contactarnos, Sinoseen tiene muchos años de experiencia en la industria y una amplia gama de productos, estamos seguros de que podemosLe proporcionamos la solución de módulo de cámara más adecuada.

Preguntas frecuentes

P: ¿Cómo afecta el tipo de obturador a la calidad de la imagen?

R: Los obturadores globales proporcionan imágenes sin distorsión, los obturadores enrollables pueden causar distorsión de la imagen y los obturadores GRR minimizan la distorsión sin dejar de ser rentables.
 
P: ¿Cómo reduce un obturador GRR el efecto del obturador enrollable?

R: El obturador GRR reduce la distorsión de la imagen debido a la exposición línea por línea al controlar con precisión la iluminación, ya que todos los píxeles se exponen al mismo tiempo y la lectura se realiza línea por línea.