ماژول‌های دوربین تک‌رنگ نسبت به رنگی: چرا ماژول‌های دوربین تک‌رنگ در بینایی فشرده بهتر هستند؟

یکی از معیارهای مهمی که ما در هنگام انتخاب دوربین دید مbed استفاده می‌کنیم، نوع کروماست. دو نوع رایج از دوربین‌های کروما وجود دارد: دوربین‌های سیاه و سفید و دوربین‌های رنگی. ما معمولاً از دوربین‌های رنگی برای ضبط تصاویر رنگی در زندگی روزمره استفاده می‌کنیم. اما این الزاماً به این معنا نیست که دوربین‌های رنگی به دوربین‌های سیاه و سفید برتری دارند.

دوربین‌های سیاه و سفید تخصص ضبط تصاویر مقیاس خاکستری را دارند، در حالی که دوربین‌های رنگی تصاویر رنگی کامل را ضبط می‌کنند. برای برنامه‌های فردی دید مbed دوربین‌های سیاه و سفید مونوکروم راه حل عملی‌تر و کارآمدتری هستند زیرا قادرند تصاویر جزئیات بیشتری را در محیط‌های نور کم ضبط کنند. بیایید نگاهی دقیق‌تر به دوربین‌های رنگی و مونوکروم بیندازیم تا تفاوت‌ها را ببینیم و دلیل اینکه استفاده از دوربین‌های مونوکروم برای دید مbed بهتر است، را متوجه شویم.

ماژول دوربین رنگی چیست؟ چگونه کار می‌کند؟

ماژول دوربین رنگی، یک دوربین است که تصویر رنگی کامل به دست می‌آورد. این نوع دوربین از نقاط پیکسلی روی حسگر برای جمع‌آوری نور با طول موج خاص استفاده می‌کند و اطلاعات نوری را با استفاده از آرایه فیلتر رنگی (CFA) به اطلاعات رنگی تبدیل می‌کند. دوربین‌های رنگی سریع‌تر از دوربین‌های سفید و سیاه عکاسی می‌کنند. در شرایط نور کم، ماژول‌های دوربین رنگی ممکن است مشکلاتی مانند کمبود وضوح و جزئیات داشته باشند. این موضوع به دلیل این است که آرایه فیلتر رنگی مقدار نور وارد به حسگر را کاهش می‌دهد.

ماژول‌های دوربین رنگی معمولاً از یک فیلتر آرایه رنگی (CFA) با فیلترهای قرمز، سبز و آبی در حالت بایر استفاده می‌کنند. حالت بایر فقط یک سوم نور ورودی را برای هر پیکسل به‌عنوان ورودی دریافت می‌کند و بقیه رنگ‌هایی که با این حالت همخوانی ندارند خودکار فیلتر می‌شوند. علاوه بر این، این حالت نیازمند بازسازی یک تصویر پانکروماتیک کامل با استفاده از یک الگوریتم دی-موزاییک است که نقاط حساسیت را ترکیب می‌کند تا یک پیکسل پانکروماتیک تولید کند؛ یعنی فقط یک رنگ در هر نقطه حساسیت اندازه‌گیری می‌شود و بقیه به‌صورت استنتاجی بدست می‌آیند.

دوربین‌های رنگی معمولاً ارزان‌تر از دوربین‌های سفید و سیاه هستند و در عکاسی، تلفن‌های هوشمند و کاربردهایی که نیاز به تشخیص رنگ و اطلاعات رنگی دارند، بیشتر استفاده می‌شوند و برای بازار مصرف‌کننده جمعی مناسب‌تر هستند.

چیست ماژول دوربین سفید و سیاه؟

در قسمت قبلی اطلاعاتی دربارهٔ دوربین‌های سفید و سیاه داشتیم .متفاوت با دوربین‌های رنگی که در جمع‌آوری تصاویر سیاه و سفید تخصص دارند، دوربین‌های سیاه و سفید می‌توانند تمام نور حادث را جذب کنند چرا که از CFA استفاده نمی‌شود. نور قرمز، سبز و آبی همه جذب می‌شوند. بنابراین مقدار نور سه برابر دوربین رنگی است و همچنین نیازی به الگوریتم‌های دیموسایک برای تقویت تصویر نیست. بنابراین دوربین‌های سیاه و سفید عملکرد بهتری نسبت به دوربین‌های رنگی در شرایط نور کم دارند

تفاوت بین دوربین‌های رنگی و سیاه و سفید

دوربین‌های رنگی و سیاه و سفید دو روش مختلف برای جمع‌آوری تصاویر هستند. در ادامه تفاوت‌های بین این دو را از لحاظ کیفیت تصویر، حساسیت به نور و قدرت تفکیک مورد مقایسه قرار می‌دهیم:

کیفیت تصویر: به دلیل عدم وجود آرایه فیلتر رنگی، دوربین‌های سیاه و سفید قادرند تصاویری با جزئیات بیشتر و تیزتر از دوربین‌های رنگی جمع‌آوری کنند، به خصوص در شرایط نور کم. برعکس، دوربین‌های رنگی قادرند تصاویر رنگی کاملی جمع‌آوری کنند که این برای کاربردهایی که نیازمند اطلاعات رنگی هستند، مهم است.

حساسیت به نور: چرا کامeras سیاه و سفید نسبت به کامeras رنگی حساس‌تر هستند و بیشترین نور را دریافت می‌کنند؟ این دلیل از عدم وجود آرایه فیلتر رنگ است. بنابراین، بهترین ماژول‌های کامeras سیاه و سفید عملکرد بهتری در شرایط نور کم نسبت به کامeras رنگی دارند.

رزولوشن: کامeras سیاه و سفید قدرت تفکیک بیشتری نسبت به کامeras رنگی دارند. این موضوع به دلیل این است که هر پیکسل از یک کامeras سیاه و سفید تمام نور وارد شده را ثبت می‌کند.

چرا کامeras سیاه و سفید برای بینایی مبتنی بر فرمان (embedded vision) بهتر از کامeras رنگی هستند؟

برای برنامه‌های بینایی مبتنی بر فرمان، نیاز به جزئیات تصویر دقیق‌تر و سرعت پردازش سریع‌تر وجود دارد. پس چرا کامeras سیاه و سفید در بینایی مبتنی بر فرمان بهتر عمل می‌کنند؟ می‌توان مزایای زیر را خلاصه کرد:

1. عملکرد بهتر در شرایط نور کم
2. الگوریتم‌های کامeras سیاه و سفید به طور دقیق بهینه‌سازی شده‌اند
3. حسگرهای سیاه و سفید به طور ذاتی نرخ چارچوب بالاتری دارند

در ادامه این موضوع را گسترش می‌دهیم.

عملکرد بهتر در شرایط نور کم

تفاوت اصلی بین دوربین‌های رنگی و سیاه‌وسفید این است که دوربین‌های سیاه‌وسفید از آرایه فیلتر رنگی (CFA) برخوردار نیستند. با حذف فیلترهای رنگی، یک دوربین سیاه‌وسفید حساس‌تر به نور می‌شود و نور بیشتری دریافت می‌کند.
علاوه بر این، دوربین‌های رنگی معمولاً با فیلتر قطع فروسرخ تجهیز شده‌اند تا از مشکلات مختلف پرتون‌های رنگی ناشی از واکنش سه رنگ اصلی با طول موج‌های نزدیک به فروسرخ جلوگیری کنند.
چون دوربین‌های سیاه‌وسفید هم CFA و هم فیلتر قطع فروسرخ ندارند، حسگر می‌تواند دامنه طیفی گسترده‌تری را تشخیص دهد و نور بیشتری را قبول کند. این بدان معناست که دوربین‌های سیاه‌وسفید قادرند در شرایط نور کم عملکرد بسیار خوبی ارائه دهند.

الگوریتم‌های سریع‌تر

دوربین‌های رنگی برای برنامه‌های دید مbeded مبتنی بر هوش مصنوعی لبه مناسب نیستند زیرا الگوریتم‌های پیچیده ساخت تصویر آنها وجود دارد.
برخلاف این، بسیاری از الگوریتم‌های دوربین‌های سیاه‌وسفید می‌توانند برای شناسایی اشیاء، پیش‌بینی اشیاء و دیگر کاربردها با استفاده از مدل‌های دید استفاده شوند.

نرخ چارچوب بالاتر

پیکسل‌های حسگر دوربین سیاه و سفید کوچکتر از دوربین‌های رنگی هستند. در دوربین‌های رنگی، مقدار داده‌هایی که برای پردازش یک تصویر مشابه لازم است بیشتر است و زمان پردازش طولانی‌تر از دوربین‌های دیجیتال سیاه و سفید است که منجر به کاهش نرخ فریم می‌شود. برعکس، دوربین‌های سیاه و سفید پردازش سریع‌تری دارند و نرخ فریم بالاتری ارائه می‌دهند.

در اینجا می‌توان نتیجه گرفت که هنگام پردازش داده‌های تصویری یکسان در برنامه‌های مستقل دید مbeded، سرعت پردازش، عملکرد در شرایط نور کم و نرخ فریم دوربین‌های سیاه و سفید بالاتر و بهتر از دوربین‌های رنگی است؛ بنابراین، استفاده از دوربین‌های سیاه و سفید نسبت به دوربین‌های رنگی در برنامه‌های مستقل دید مbeded ترجیح داده می‌شود.

کاربردهای ماژول‌های دوربین سیاه و سفید

بریم و برخی از کاربردهای دید مbeded که به صورت خاص نیازی به اطلاعات رنگی ندارند را بررسی کنیم و ببینیم چگونه یک دوربین سیاه و سفید تفاوتی ایجاد می‌کند.

شناسایی خودکار گواهی‌های شماره‌دار (ANPR)

در سیستم‌های حمل و نقل هوشمند، اغلب نیاز به شناسایی تخلفات با جمع‌آوری شماره پلاک‌ها وجود دارد. اولین موضوعی که می‌توان مشخص کرد این است که ما نیازی به اطلاعات رنگ نداریم، فقط باید تصویر را به سرعت جمع آوری کرده و سپس آن را تحلیل کنیم تا از طریق OCR (شناسایی کاراکتر光学) اطلاعات وسیله نقلیه را بخوانیم. چه روز و چه شب باشد. بنابراین، دوربین‌های رقمی سفید و سیاه با حساسیت بالا و عملکرد قوی در شرایط نور کم می‌توانند این کاربرد را خوب انجام دهند. با این حال، مناطق خاصی که نیاز به شناسایی پلاک رنگی دارند همچنان باید از دوربین‌های رنگی استفاده کنند.

Q بررسی کیفیت

در کاربردهای خودکارسازی صنعتی جایی که از دوربین‌ها برای تشخیص اینکه آیا یک شیء آسیب دیده است یا خیر استفاده می‌شود، می‌توان از دوربین‌های سفید و سیاه استفاده کرد. این کار در کارخانجات به طور گسترده انجام می‌شود تا اطمینان حاصل کنیم کیفیت محصول قابل قبول است.

نتیجه گیری

در نتیجه، هر دو کامера تک رنگ و رنگی دارای مزایا و محدودیت‌های خود هستند. بیشتر کاربردها و نیازهای ما متفاوت هستند، لذا باید با ترکیب شرایط واقعی تصمیم گرفت. عملکرد کامера تک رنگ در شرایط نور کم قوی است و قادر به اخذ تصاویر واضح و جزئی در محیط‌های نور کم است، اما هزینه آن بالاتر است و نمی‌تواند تصاویر رنگی بگیرد. کامرهای رنگی قادر به اخذ تصاویر تمام رنگی هستند، اما حساسیت نور کم دارند و ممکن است در شرایط نور کم تصاویر غیرمشخص و بدون جزئیات تولید کنند.

امیدواریم این مقاله برای شما درک اولیه‌ای از تفاوت‌های بین کامرهای تک رنگ و رنگی فراهم کرده و ایده‌ای از نوع کاربردهایی که در آنها استفاده از کامرهای تک رنگ مناسب است، ارائه داده باشد. به عنوان مثال، در کاربردهایی که خروجی رنگی اهمیت ندارد بلکه حساسیت و عملکرد در شرایط نور کم مهم است، باید از کامера تک رنگ استفاده کرد.

البته، سینوزن همیشه آماده کمک شماست اگر نیاز به پشتیبانی دارید، و با بیش از ۱۵ سال سابقه به عنوان تأمین‌کننده حلول دوربین OEM ، سینوزن دامنه وسیعی از دوربین‌های سفید و سیاه با پیکربندی‌ها و پارامترهای مختلف برای هر نوع کاربرد دارد. لطفاً اگر نیاز به کمک دارید، از ما تماس بگیرید.