¿Qué es una cámara de alta velocidad de fotogramas? ¿Por qué es importante y cómo elegir?

El crecimiento continuo de la visión embebida ha aumentado la necesidad de cámaras con alta tasa de fotogramas. Si bien las tasas comunes de 30 a 60 FPS son suficientes para la mayoría de las aplicaciones de visión embebida, no se descarta que algunas aplicaciones requieran tasas de fotogramas superiores a 400 FPS.

Para capturar claramente objetos en movimiento rápido, es necesario utilizar cámaras con alta tasa de fotogramas. En este artículo, examinaremos las características y fundamentos de las cámaras de alta tasa de fotogramas.

¿Qué exactamente es una cámara de alta tasa de fotogramas?

Las cámaras de alta velocidad utilizan sensores más avanzados y son capaces de capturar imágenes o videos de objetos en movimiento rápido a cientos e incluso miles de fotogramas en un corto período de tiempo, en comparación con las cámaras normales. Al mismo tiempo, debemos encontrar un equilibrio entre la resolución de la imagen y la tasa de fotogramas. Una mayor resolución proporciona imágenes más detalladas, pero puede reducir la tasa de fotogramas; por el contrario, una alta velocidad de fotogramas captura movimientos más suaves, pero puede sacrificar algunos detalles de la imagen.

¿Entonces, qué es una alta velocidad de fotogramas para una cámara? No hay una definición estándar para esto. Diferentes aplicaciones tienen diferentes definiciones de alta velocidad de fotogramas. En visión embebida, si se utiliza una resolución de 4K o superior, incluso 30FPS puede definirse como una alta velocidad de fotogramas. De manera similar, en Full HD, 60 a 120 FPS puede definirse como una alta velocidad de fotogramas.

¿Cómo funciona una cámara de alta velocidad?

En el corazón de cómo funciona una cámara de alta velocidad está su capacidad para capturar imágenes a una velocidad mucho mayor que los 30 FPS habituales de una cámara normal. Esta capacidad es importante en escenas donde se necesitan capturar objetos en movimiento rápido. El flujo de trabajo general es el siguiente:

• captura de imagen:las cámaras de alta velocidad utilizan sensores de imagen avanzados con velocidades de lectura extremadamente rápidas para capturar grandes cantidades de datos de imagen en un corto período de tiempo.
• Procesamiento de Imagen:Los datos de imagen capturados se procesan rápidamente y con baja latencia mediante algoritmos sofisticados de procesamiento de imagen.
• Microprocesador:Potentes microprocesadores soportan estas cámaras para operar a altas velocidades de fotogramas mientras procesan grandes cantidades de datos de imagen.
• Resolución Reducida:Para lograr altas velocidades de fotogramas, estas cámaras a menudo reducen la resolución de la imagen mientras aumentan la velocidad de fotogramas, equilibrando así la relación entre calidad de imagen y velocidad de fotogramas.

¿Por qué son tan importantes las cámaras de alta velocidad?

Las personas experimentadas deberían saber que usar una cámara con una baja tasa de fotogramas para capturar objetos en movimiento de alta velocidad puede hacer que la imagen aparezca borrosa o distorsionada. Por lo tanto, es extremadamente importante usarcámaras de alta tasa de fotogramaspara capturar objetos en movimiento rápido en aplicaciones de visión embebida donde la precisión de la imagen es crítica. Esto reduce la discrepancia entre la imagen y la realidad. Por ejemplo, para aplicaciones basadas en inspección, una cámara de alta tasa de fotogramas puede reconocer inmediatamente desalineaciones, defectos y otros problemas con un objeto, y luego responder rápidamente para resolverlos, manteniendo una calidad consistente en la producción.

Cuanto mayor sea la tasa de fotogramas, más imágenes se capturan por segundo, por lo que hay menos posibilidad de desenfoque. El tiempo de exposición adecuado es uno de los factores para lograr una alta tasa de fotogramas; cuanto más largo sea el tiempo de exposición, más borrosa puede ser la imagen.

¿Qué debo tener en cuenta al elegir una cámara de alta tasa de fotogramas?

Cuando elegimos una cámara de alta velocidad, necesitamos considerar varios aspectos como la resolución, la velocidad de fotogramas, la sensibilidad y el rango dinámico, y la conectividad.

Resolución:afecta al detalle de la imagen. Una alta resolución puede ser a expensas de la velocidad de fotogramas. Necesitas equilibrar la resolución y la velocidad de fotogramas según tus necesidades para asegurar detalle y velocidad de captura al mismo tiempo.

Velocidad de Fotogramas:determina el número de imágenes capturadas por segundo. Necesitas elegir la velocidad de fotogramas correcta basándote en la velocidad a la que se mueve el objeto y el nivel de detalle requerido.

Sensibilidad y Rango Dinámico:La sensibilidad y el rango dinámico son medidas de la capacidad de la cámara para capturar imágenes en diferentes condiciones de iluminación. Las cámaras de alta sensibilidad pueden capturar imágenes más claras en condiciones de poca luz. Las cámaras con alto rango dinámico son mejores para manejar escenas de alto contraste.

Conectividad:Las cámaras de alta tasa de fotogramas suelen producir grandes cantidades de datos. Una conectividad eficiente garantiza una transferencia de datos rápida y estable. Los protocolos comunes de transferencia de datos incluyen GigE Vision, USB3 Vision y MIPI.

¿Qué áreas requieren el uso de cámaras de alta tasa de fotogramas?

Análisis Deportivo: En el ámbito deportivo, las cámaras de alta tasa de fotogramas pueden capturar cada movimiento de un atleta para un análisis detallado. Esto no solo ayuda a los atletas a entrenar, sino que también ayuda a los árbitros a tomar decisiones razonables sobre el comportamiento de los atletas.

Automatización industrial:En la automatización industrial, las cámaras de alta tasa de fotogramas se utilizan para la posición precisa de objetos, mediciones y detección de defectos. Al capturar objetos en movimiento rápido en la línea de producción, localizan y eliminan productos no conformes para garantizar la calidad y productividad del producto.

Visión Artificial:Para la visión artificial que requiere retroalimentación en tiempo real, la precisión de la imagen es importante. Las cámaras de alta tasa de fotogramas pueden proporcionar datos de imagen rápidos y precisos para ayudar a los robots a funcionar mejor y operar con precisión.

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