RGB-IR-kamerat: Kuinka ne toimivat ja mitkä ovat niiden pääasialliset komponentit?

Perinteiset värikameramoduulit varustettuina väriapufiloittimilla (CFA) BGGR-tileissä ovat herkkiä sekä näkyville että infrahermille (IR) valon aallonpituudelle. Tämä johtaa väärinkäsityksiin ja epätarkoja infrahermi-valon mittaustuloksia, mikä heikentää lopullisen RGB-kuvan laatua. Tämä tekee seuraavan vaikeaksi: mitata infrahermi-valon intensiteettia otettavassa kuvassa.
 
Tämän ongelman ratkaisemiseksi kamerat käyttävät tyypillisesti päivällä IR-päästösuodattimia estääkseen infraheiton osuuden sensorille. Yön aikana ne poistetaan mekaanisesti, jotta infraheittovaloisuus voi parantaa heikkovaloisuuden kuvantamista. Kuitenkin tämä mekaaninen ratkaisu on alttiina kuluneelle ja rikki meneville, mikä lyhentää kameramoduulin elinikää.
 
RGB-IR-kamerat ohittavat nämä rajat käyttämällä värisuodatinjoukkoa (CFA), jossa on erillisiä pikseleitä sekä näkyvälle että infraheittosäteilylle. Korkealaatuisia kuvia voidaan ottaa sekä näkyvässä että infraheittospektrissa ilman mekaanista sekaannusta, mikä estää värinvaurioiden syntymisen. Erilliset pikselit mahdollistavat myös monispektralisen kuvantamisen.
 
Tässä artikkelissa selitämme, miten RGB-IR-kameramoduulit toimivat ja niiden pääasialliset komponentit, sekä joitakin avainsovelluksia embedded-vision -alueella, joissa RGB-IR-kamerat suositellaan tavallisten kameroiden sijaan.

Kuinka RGB-IR-kamerat toimivat?

Alla on esitetty standardi Bayer CFA-muotoinen pikseli BGGR-tilassa.

RGB-IR-kameran erikoispikselit mahdollistavat infraheiton läpäisemisen. Nämä pikselit auttavat monibandikuvauksessa. Seuraavassa näytetään uusi CFA, jossa on R, G, B ja IR-pikselejä:

Tässä on joitakin RGB-IR-kameroiden etuja:

• Se voidaan sopeuttaa helposti päivän ja yön muuttuviin olosuhteisiin. Tämä on hyödyllistä kaikkia säätileitä kuvataessa.
• Näkyvän valon ja infraheittovalon vaihtamiseksi käytettävien mekaanisten suodattimien välttäminen lisää laitteen elinaikaa ja vakautta.
• Tarjoaa erillisen infraheittokanavan, joka erottaa selvästi näkyvän ja infraheittokuvatiedot. Auttaa mitatusti määrittämään infraheittovalon määrän kuvan RGB:ssä ja suorittamaan värikorjauksen parantaakseen RGB-tulosteen laatua.

Miten näkyvää ja infraheittokuvauksen CFA:a voidaan käyttää

Yksinkertaisesti RGB-IR-suodattimien käyttö ei riitä tehokkaalle kuvaukselle. On myös valittava sopivia komponentteja, jotka tukevat RGB-IR-kuvauksen toteuttamista.

Sensori: Valitse CFA:lla oleva aistin, jolla on IR-herkkiä pikseliä. Valmistajat, kuten onsemi ja OmniVision tarjoavat RGB-IR -kykyisiä aistimia.
 
Optiikka: Yleensä värillisten kameroiden linssit varustetaan IR-päästösuodattimilla jotka estävät 650nm yläpuolella olevat aallotoimitukset. Helpottaa RGB-IR-kuvantamista käyttämällä kaksiosaisia bändipäästösuodattimia, jotka sallivat sekä näkyvät (400-650nm) että infraheiton (800-950nm) aallotoimitukset, jotka korvaavat perinteiset IR-päästösuodattimet.
 
Kuvan signaalinkäsittelijä (ISP): ISP erottaa algoritmisesti RGB- ja IR-tiedot erillisiksi kehyksiksi, lisää käsiteltyjen RGB-tulosteen ja vähentää IR-häiriötä varmistaakseen tarkkan värionput. Lisäksi ISP:n tulisi pystyä tuottamaan vain käsiteltyjä RGB- tai IR-kehyksiä, kun ne vaaditaan isäntäjärjestelmältä.

Yleiset upotetun visioinnin sovellukset RGB-IR-kameroille

Autonumeron automaattinen tunnistus (ANPR)

Tunnistusjärjestelmälle (ANPR), joka edellyttää rekisterinumeralleja, merkkejä ja värejä eri valo-oloissa havaitsevaa tunnistusta, käytä RGB-IR-kameroita, jotka luotettavasti tallentavat sekä näkyviä että infrapunakuvia parempaa tarkkuutta ja pidempää kestoa varten.

Edistyksellinen sääkestä suojautuminen

RGB-IR-kameroiden avulla turvallisuussovellukset voivat ratkaista värien epätarkkuuksien aiheuttaman ongelman, joka hankaloittaa kohteen tunnistusta. Päivällä tai yötä kuvataan nämä kamerat RGB-IR-sensorien ja kaksiosaisen bändipistemerkinnän avulla korkealaatuista kuva-aineistoa, joka auttaa hakemassa tarkkoja tietoja analyysia varten.
 
Sinoseen on sitoutunut asiakkaidemme ongelmien ratkaisemiseen, joten ota meihin yhteyttä jos tarvitset ratkaisua näkyvien ja infrapunan (IR) kuvien tuottamista koskevaan ongelmaan.