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

En aplicaciones como el escaneo retinal, se utilizan cámaras con obturador rodante para capturar imágenes con retrasos de exposición bajos con el fin de maximizar la aproximación al ojo humano. En este caso, la cámara necesita exponerse al ojo o retina completo en una sola obturación para evitar artefactos del obturador rodante. Entonces, ¿cómo logramos esto, considerando que las cámaras con obturador rodante exponen cada marco línea por línea?
 
Eso es lo que necesitamos saber en esta publicación. Algunas cámaras con obturador rodante están equipadas con una función de Liberación de Restablecimiento Global (GRR) que resuelve este problema de manera efectiva. Veamos con más detalle a continuación.

Tipos Comunes de Obturador

Anteriormente, hemos examinado dos tipos comunes de obturador de cámara: obturador global y obturador rodante. Paramás sobre la diferencia, consulta este artículo.
 
¿Qué es un obturador global? La tecnología de obturador global permite que todos los píxeles del sensor de una cámara sean expuestos al mismo tiempo, y es especialmente efectiva para capturar objetos en movimiento rápido o disparar mientras la cámara se mueve, ya que reduce el desenfoque de movimiento y la distorsión de la imagen. Sin embargo, suele ser más costosa.
 
¿Qué es obturador rodante? Por otro lado, la tecnología de obturador rodante expone los píxeles uno por uno, lo que también puede llevar a lo que se conoce como el 'efecto de obturador rodante', lo que puede resultar en distorsión de la imagen al capturar objetos en movimiento rápido. Aun así, las cámaras con obturador rodante son favoritas en muchas aplicaciones debido a su eficacia en costos y características de bajo ruido.
 
Por lo tanto, para resolver los problemas asociados con el obturador global y el obturador rodante, mientras se mantienen las ventajas de ambos, se creó el Obturador de Restablecimiento Global (GRR).

 
¿Qué es el modo GRR?

¿Qué es un reinicio global? El Obturador de Reinicio Global (GRR) es una variante de los obturadores Global y Rolling que combina las características de ambos obturadores y está diseñado para reducir o eliminar el efecto del obturador rolling mientras mantiene costos accesibles y bajos niveles de ruido. 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 parece al obturador rolling durante la fase de lectura, donde los datos de los píxeles se leen línea por línea.
 
Este mecanismo de operación único hace que el obturador GRR sea particularmente adecuado para escenarios de aplicación donde se necesitan capturar objetos en movimiento rápido mientras se mantienen los costos bajo control. Ejemplos incluyen inspección de visión industrial, navegación robótica y aplicaciones de imagen de alta velocidad. El obturador GRR proporciona imágenes más nítidas que los obturadores rolling tradicionales mientras evita la distorsión de imagen causada por la exposición línea por línea.

 
¿Cómo funciona el modo GRR?

El flujo de trabajo del modo Global Reset Release Shutter (GRR) implica tres etapas principales: la etapa de reseteo, la etapa de integración y la etapa de lectura.
 
Durante la fase de reseteo, todas las filas de píxeles en el modo GRR se restablecen al mismo tiempo, asegurando una exposición consistente. Esto reduce el desenfoque de movimiento y la distorsión de la imagen al capturar objetos en movimiento rápido.

 
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, proporcionando 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 llevar a una iluminación desigual, especialmente entre la parte superior e inferior de la imagen.
 
Para controlar eficazmente el modo GRR, se puede proporcionar una iluminación consistente 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 sean 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 ofrecen el parámetro ReadoutTimeAbs para ayudar al usuario a determinar el tiempo de lectura del sensor, mientras quemódulo de cámara Sinoseenofrecen soporte personalizado para el modo GRR.

 
Problemas que pueden surgir al usar el modo GRR y sus soluciones

Aunque el modo Obturador de Restablecimiento Global (GRR) ofrece ventajas significativas en términos de minimizar el efecto de obturador rodante, existen algunas desventajas, especialmente en cuanto a la uniformidad de brillo de la imagen y el control de 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 tiempos de exposición diferentes, esto resulta en una brillantez desigual de la imagen, especialmente entre la parte superior e inferior de la imagen. Para resolver este problema, se puede utilizar una obturadora mecánica externa, que se cierra al final de la fase de integración, evitando una mayor exposición del sensor a la luz ambiente durante la lectura de las filas iniciales. Este método asegura que el sensor no esté expuesto a luz adicional durante el proceso de lectura, manteniendo así una brillantez de imagen consistente.

 
Supresión de Luz Ambiente

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

 
Ajuste por Software

El brillo desigual debido al modo GRR también puede compensarse en cierta medida mediante ajustes de software. Al analizar los datos de la imagen, se pueden identificar y corregir las variaciones de brillo para mejorar la calidad general de la imagen.

 
¿Cómo proceder para elegir el tipo correcto de obturador?

Primero, considere las características de movimiento de la aplicación. Si su aplicación involucra objetos o cámaras en movimiento a alta velocidad, una obturación global puede ser la mejor opción porque expone todos los píxeles simultáneamente, evitando eficazmentediferencia entre desenfoque de movimiento y distorsión de imagen. Si tu aplicación es sensible al costo y el desenfoque de movimiento no es una preocupación principal, el obturador rodante puede ser una opción rentable.
 
Para aplicaciones en las que el costo y la calidad de la imagen deben equilibrarse, el obturador GRR ofrece un compromiso. El obturador GRR imita el comportamiento de un obturador global durante la exposición, reduciendo el efecto del obturador rodante mientras mantiene algunas de las ventajas de un obturador rodante. Esto hace que el obturador GRR sea adecuado para aplicaciones de inspección de visión industrial, navegación robótica e imágenes de alta velocidad, especialmente en escenarios donde se requiere un control preciso de la iluminación para minimizar artefactos de imagen.
 
Además, otros factores del sistema, como la tasa de fotogramas, la sensibilidad del sensor, las condiciones de iluminación y las capacidades de posprocesamiento deben considerarse. Toma una decisión integral.
 
En conclusión, espero que este artículo te haya ayudado a entender el Obturador de Liberación de Reinicio Global. Si tienes alguna necesidad de un módulo de cámara con obturador de reinicio global personalizado, no dudes en contactarnos, Sinoseen tiene muchos años de experiencia en la industria y una amplia gama de productos, estamos seguros de que podemosproporcionarte la solución de módulo de cámara más adecuada.

Preguntas Frecuentes

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

A: Los obturadores globales proporcionan imágenes libres de distorsión, los obturadores rodantes pueden causar distorsión de la imagen, y los obturadores GRR minimizan la distorsión mientras permanecen económicamente accesibles.
 
Q: ¿Cómo reduce un obturador GRR el efecto del obturador rodante?

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