چیست GRR شاتر؟ مشکلات رایج و راه‌حل‌ها چیست؟

در کاربردهایی مانند اسکن رتینا، دوربین‌های شاتر پیچشی برای جمع‌آوری تصاویر با تاخیر نورپذیری کم به کار می‌روند تا تقریب بیشینه‌ای از چشم انسان را فراهم کنند. در این حالت، دوربین نیاز دارد که خود را به سرتاسر چشم یا رتینا در یک شاتر آشکار کند تا از ایجاد اثرات شاتر پیچشی جلوگیری کند. بنابراین، چگونه می‌توانیم این کار را انجام دهیم، در حالی که دوربین‌های شاتر پیچشی هر فریم را خط به خط آشکار می‌کنند؟
 
این موضوعی است که ما در این پست باید بشناسیم. برخی از دوربین‌های شاتر پیچشی با ویژگی Global Reset Release (GRR) مجهز شده‌اند که این مشکل را به خوبی حل می‌کنند. بیایید به طور دقیق‌تر به آن نگاه کنیم.

انواع معمول شاتر

قبل‌تر، ما به دو نوع معمول شاتر دوربین، شامل شاتر کلی و شاتر پیچشی، پرداخته‌ایم. برای اطلاعات بیشتر در مورد تفاوت ، این مقاله را ببینید.
 
چیست فشرده‌سازی با شاتر جهانی؟ فناوری شاتر جهانی اجازه می‌دهد که تمام پیکسل‌های حسگر دوربین به طور همزمان نور دریافت کنند و برای تصویربرداری از اشیاء در حال حرکت سریع یا فیلم‌برداری در حالی که دوربین در حال حرکت است، بخصوص موثر است زیرا از پیشینه حرکتی و تحریف تصویر کاسته می‌شود. با این حال، معمولاً گرانتر است.
 
چیست فشرده‌سازی با شاتر رولی؟ فناوری شاتر رولی، در مقابل، پیکسل‌ها را یکی یکی نور دریافت می‌دهد که ممکن است منجر به آنچه که به آن «اثر شاتر رولی» معروف است شود، که می‌تواند منجر به تحریف تصویر در زمان تصویربرداری از اشیاء در حال حرکت سریع شود. با این حال، دوربین‌های شاتر رولی به دلیل کارایی اقتصادی و ویژگی‌های نویز کم آنها در بسیاری از کاربردها مورد علاقه قرار می‌گیرند.
 
بنابراین، برای حل مشکلات مرتبط با شاتر جهانی و شاتر رولی، در حالی که مزایای هر دو را حفظ می‌کند، شاتر بازسازی جهانی (GRR) ایجاد شد.

 
چیست حالت GRR؟

چیست یک بازنشانی جهانی؟ بازنشانی جهانی با فریب شاتر (GRR) نوعی تغییر یافته از شاترهای جهانی و رولینگ است که ویژگی‌های هر دو نوع شاتر جهانی و رولینگ را ترکیب می‌کند و طراحی شده است تا اثر شاتر رولینگ را کاهش دهد یا حذف کند در حالی که هزینه‌برتر نباشد و سطح نویز پائین را حفظ کند. شاتر GRR رفتار مشابه شاتر جهانی را در مرحله عرضه نور انجام می‌دهد، جایی که تمام پیکسل‌ها به صورت همزمان شروع به عرضه می‌کنند، اما در مرحله خواندن شبیه به شاتر رولینگ عمل می‌کند که داده‌های پیکسل خط به خط خوانده می‌شوند.
 
مکانیسم عمل منحصر به فرد شاتر GRR آن را بسیار مناسب برای سناریوهای کاربردی می‌کند که در آن نیاز است اجسام در حال حرکت سریع تصویربرداری شوند در حالی که هزینه‌ها تحت کنترل هستند. مثال‌ها شامل بازرسی دید صنعتی، ناوبری ربات و برنامه‌های تصویربرداری سریع هستند. شاتر GRR تصاویری تیزتر از شاترهای رولینگ سنتی ارائه می‌دهد بدون اینکه تحریف تصویر ناشی از عرضه خط به خط رخ دهد.

 
گرفتن حالت GRR چگونه کار می‌کند؟

جریان کار فرآیند Global Reset Release Shutter (GRR) شامل سه مرحله اصلی است: مرحله ریست، مرحله ادغام و مرحله خواندن.
 
در طی فاز ریست، تمام سطرهای پیکسل‌ها در حالت GRR به صورت همزمان بازنشانی می‌شوند، که اطمینان از نوردهی یکنواخت را تأمین می‌کند. این موضوع منجر به کاهش ابهام حرکت و تحریف تصویر در زمان عکس‌برداری از اجسام در حال حرکت سریع می‌شود.

 
در مرحله ادغام، تمام سطرهای پیکسل به صورت همزمان شروع به نوردهی می‌کنند و نور صحنه را جمع‌آوری می‌کنند. در این مرحله، حالت GRR شبیه به شاتر سراسری (global shutter) است و به دوربین امکان عکس‌برداری صحنه دینامیک بدون تأثیر از اثر شاتر لوله‌ای (rolling shutter) را می‌دهد. با این حال، فاز خواندن دوباره به ویژگی‌های شاتر لوله‌ای بازمی‌گردد، که در آن سطرهای پیکسل خط به خط خوانده می‌شوند، که ممکن است منجر به نابرابری در روشنایی، به ویژه بین بالای و پایین تصویر، شود.
 
برای کنترل موثر حالت GRR، می‌توان از طریق استفاده از فلاش یا منبع نور خارجی، روشنایی ثابتی در طول فاز ادغام ارائه داد تا اطمینان حاصل شود که تمام سطرهای پیکسل به مدت زمان یکسانی تعامل دارند. این کنترل می‌تواند از طریق پین‌های GPIO یا ارتباطات I2C انجام شود، با ایجاد توالی GRR و همگام‌سازی روشنایی. به عنوان مثال، دوربین‌های Basler پارامتر ReadoutTimeAbs را برای کمک به کاربر در تعیین زمان خواندن حسگر ارائه می‌دهند، در حالی که ماژول دوربین سینوسین پشتیبانی سفارشی از حالت GRR ارائه می‌دهند.

 
مشکلاتی که ممکن است در استفاده از حالت GRR مواجه شوید و راه‌حل‌ها

هرچند حالت شاتر بازنشانی جهانی (GRR) مزایای قابل توجهی در زمینه کاهش اثر شاتر لوله‌ای دارد، اما عیوبی نیز دارد، به ویژه در زمینه یکنواختی روشنایی تصویر و کنترل نورپذیری. برای غلبه بر این مشکلات، می‌توان از تکنیک‌ها و استراتژی‌های زیر استفاده کرد  

استفاده از شاتر مکانیکی خارجی

چون سطرهای پیکسل در حالت GRR با زمان‌های نوردهی متفاوت خوانده می‌شوند، این موضوع منجر به نابرابری در روشنایی تصویر می‌شود، به ویژه بین بالا و پایین تصویر. برای حل این مشکل، می‌توان از یک شاتر مکانیکی خارجی استفاده کرد که در پایان فاز ادغام بسته می‌شود و ادامه نوردهی سنسور توسط نور محیطی را جلوگیری می‌کند هنگامی که سطرهای اولیه خوانده می‌شوند. این روش اطمینان می‌دهد که سنسور طی فرآیند خواندن به نور اضافی عرضه نشود و بنابراین روشنایی ثابت تصویر را حفظ می‌کند.

 
抑止 نور محیطی

با استفاده از فلاش طی نوردهی و تضمین اینکه پس از تمام شدن نوردهی فوراً خاموش شود، می‌توان اثر شاتر کلید را شبیه‌سازی کرد و کاهش نابرابری روشنایی ناشی از تفاوت زمان‌های نوردهی بین سطرها را دستیابی کرد. این روش نیازمند کنترل دقیق روشن و خاموش فلاش برای هماهنگی با زمان نوردهی حالت GRR است.
 
علاوه بر این، هماهنگی نوردهی با استفاده از فناوری فلاش همگام سریع می‌تواند بهبود بیشتری در هماهنگی نوردهی ایجاد کند. این تکنیک به این طور است که پالس‌های فلاش با زمان نوردهی دوربین همگام شوند و مطمئن می‌شود تمام سطرهای پیکسل‌ها برای مقدار یکسانی از زمان نور دهی شوند، که این موضوع تفاوت‌های روشنایی در تصویر را کاهش می‌دهد.

 
تنظیمات نرم‌افزاری

ناهمواری روشنایی ناشی از حالت GRR نیز می‌تواند به اندازه‌ای توسط تنظیمات نرم‌افزاری جبران شود. با تحلیل داده‌های تصویر، تغییرات روشنایی شناسایی و اصلاح می‌شوند تا کیفیت کلی تصویر بهبود یابد.

 
چگونه می‌توانم نوع مناسبی از سوتر انتخاب کنم؟

ابتدا ویژگی‌های حرکتی برنامه خود را در نظر بگیرید. اگر برنامه شما شامل اجسام یا دوربین‌های حرکتی سریع باشد، استفاده از سوتر جهانی ممکن است بهترین گزینه باشد، زیرا همه پیکسل‌ها را به صورت همزمان نوردهی می‌کند و به مؤثر بودن عواملی مانند تفاوت بین ابهام حرکتی و تحریف تصویر . اگر برنامه شما حساس به هزینه باشد و فیلتر حرکت مسئله ای نیست، استفاده از شاتر رولینگ ممکن است گزینه ای اقتصادی باشد.
 
برای برنامه هایی که نیاز به تعادل بین هزینه و کیفیت تصویر دارند، شاتر GRR گزینه ای میانی ارائه می دهد. شاتر GRR رفتار شاتر جهانی (Global Shutter) را در طول نوردهی شبیه سازی می کند، اثر شاتر رولینگ را کاهش می دهد و همزمان برخی از مزایای شاتر رولینگ را حفظ می کند. این ویژگی شاتر GRR را مناسب برای کاربردهای دید صنعتی، ناوبری رباتیک و تصویربرداری سریع می کند، به ویژه در سناریوهایی که کنترل دقیق نور برای کاهش عیوب تصویر ضروری است.
 
علاوه بر این، عوامل دیگر سیستم مانند نرخ قسمت (فریم ریت)، حساسیت سنسور، شرایط نورپردازی و توانایی پس‌پردازش باید در نظر گرفته شوند. تصمیم گیری جامعی اتخاذ کنید.
 
در نهایت، امیدوارم این مقاله به شما کمک کرده باشد تا درکی از بسته‌بندی سازنده جهانی بازسازی شده داشته باشید. اگر نیازی به ماژول دوربین بازسازی شده با بسته‌بندی سفارشی دارید، لطفاً از ما تماس بگیرید، سینوسین سال‌ها سابقه در صنعت و طیف گسترده‌ای از محصولات دارد، ما اطمینان داریم که می‌توانیم به شما راه‌حل مناسب‌ترین ماژول دوربین را ارائه دهیم .

سوالات متداول

سوال: نوع شاتر چگونه کیفیت تصویر را تحت تأثیر قرار می‌دهد؟

پاسخ: شاترهای جهانی تصاویر بدون تحریف ارائه می‌دهند، شاترهای پیمایشی ممکن است تحریف در تصویر ایجاد کنند، و شاترهای GRR تحریف را کاهش می‌دهند همزمان با حفظ ارزش اقتصادی.
 
سوال: چگونه شاتر GRR اثر شاتر پیمایشی را کاهش می‌دهد؟

پاسخ: شاتر GRR با کنترل دقیق روشنایی، تحریف تصویر ناشی از عرضه خط به خط را کاهش می‌دهد زیرا تمام پیکسل‌ها به طور همزمان تعامل دارند و خواندن خط به خط انجام می‌شود.