Mikä on pikselien yhdistämisen peruskäsite ja miten se toimii? Mitkä ovat edut?

Kuvan selkeys ja herkkyys ovat aina olleet käyttäjien ja kehittäjien yhteinen tavoite. Viime vuosina "pikselien yhdistämistekniikasta" on tullut kuuma aihe, joka parantaa pienten pikselikokoisten kameroiden herkkyyttä ainutlaatuisella tavalla, jotta korkealaatuisia kuvia voidaan ottaa heikossa valaistuksessa. Vaikka termiä pikselien yhdistäminen käytetään yleisemmin älypuhelinkameroissa, se alkaa löytää sovelluksia myös konenäössä ja sulautetussa näössä.

Tässä artikkelissa tarkastelemme perusteellisesti, miten pikselien yhdistäminen toimii ja kuinka se voi simuloida suurempia pikselikokoja yhdistämällä pikseleitä, mikä lisää kameran herkkyyttä lisäämättä anturin kokoa.

Mikä rooli pikseleillä on sulautetussa visiossa ja kameroissa?

Ennen kuin tutustumme pikselien yhdistämistekniikkaan, meidän on ensin ymmärrettävä pikselien rooli sulautetussa visiossa ja kameroissa. Pikselit, jotka tunnetaan myös nimellä fotoreseptorit, ovat kameran anturin fyysisiä pisteitä, jotka ovat vastuussa valon sieppaamisesta kuvan muodostamiseksi. Pikselin koko mitataan yleensä mikroneina (mikronin miljoonasosa), ja alle yhden mikronin pikseleitä pidetään hyvin pieninä.

Suuremmat pikselit voivat kerätä enemmän valoa kuin pienemmät, mikä on erityisen tärkeää ympäristöissä, joissa valoa on niukasti. Siksi halutun kuvanlaadun saavuttamiseksi näissä olosuhteissa meillä on yleensä taipumus valita anturit, joiden pikselikoko on suurempi. Pienemmillä pikseleillä on kuitenkin myös etunsa, koska ne pystyvät sieppaamaan pienempiä esineitä ja yksityiskohtia. Esimerkiksi Sinoseenin SNS-USB2160-v1.0-a2mp kompakti pienikokoinen USB-kamera - pikselikoko 1.4 mikronia, jota pidetään pienempänä, kun taas D694P1-A2-E-a2 megapikselin HDR-USB-kamera - pikselikoko 3 mikronia, jota pidetään suurempana.

Silloin ongelma syntyy. Jos haluat korkean resoluution kameran, sen pienempi pikselikoko rajoittaa kameran herkkyyttä. Ja jos valitset kameran, jonka pikselikoko on suurempi, anturin koko kasvaa vastaavasti. Jos sovelluksesi vaatii sekä pienen pikselikoon kameran etuja, kuten pienten esineiden kaappaamista samalla kun saat hyvän herkkyyden, perinteiset menetelmät eivät riitä.

Tässä pikselien yhdistäminen tulee peliin. Kuvien yhdistämiskamerat pystyvät simuloimaan suurempia pikselikokoja valitsematta suurempaa anturia. Seuraavissa osissa tarkastelemme tätä käsitettä yksityiskohtaisemmin.

Kuvien yhdistämisen määritelmä

Mikä on binning merkitys?Pikselien yhdistäminen on innovatiivinen kuvankäsittelytekniikka, joka kasvattaa tehokkaasti kennopikselien kokoa yhdistämällä vierekkäisten pikselien sähköiset signaalit, mikä parantaa herkkyyttä pienikokoisille kameroille.
Pikselien yhdistämistekniikan avulla kamerat voivat jäljitellä suurempia pikselikokoja yhdistämällä useita pikseleitä tarkkuudesta tinkimättä. Tämä tekniikka on ihanteellinen ratkaisu kamerasovelluksiin, jotka pyrkivät lisäämään herkkyyttä säilyttäen samalla miniatyyrirakenteen.

Miten pikselien yhdistäminen toimii

Pikselien yhdistämistekniikka toteutetaan kuvasignaaliprosessorin tasolla demosaicing-menetelmällä, joka yhdistää neljän vierekkäisen pikselin tiedot yhdeksi pikseliksi. Prosessissa yhdistetään 2×2, 2×1, 3×3 tai 4×4 pikselin ruudukko suuremmaksi "superpikseliksi".

Pikselien yhdistämisprosessin aikana kunkin pikselin tiedot integroidaan yhdeksi suureksi pikseliksi. Tämä tarkoittaa, että esimerkiksi 4: 1- tai 2×2 pikselin yhdistämisen tapauksessa kuvan tehokas resoluutio pienenee 1/4: ään anturin resoluutiosta; Useimmissa sulautetun näkön sovelluksissa tämä resoluution kompromissi on kuitenkin hyväksyttävä, koska tietty määrä tarkkuutta voidaan usein uhrata paremman kuvanlaadun vuoksi, kun kuvia otetaan heikossa valaistuksessa. Selvitäkuinka monta pikseliä valokuva tarvitsee.

Avain pikselien yhdistämiseen on se, kuinka tehokkaasti se hyödyntää olemassa olevia anturimalleja. Yhdistämällä vierekkäisten pikselien tietoja kamera pystyy parantamaan valoherkkää suorituskykyään lisäämättä anturin fyysistä kokoa. Tämä tekniikka on erityisen arvokas sovelluksissa, jotka vaativat suurta herkkyyttä kompaktissa tilassa, kuten mobiililaitteissa tai pienikokoisissa teollisuuskameroissa.

Lisäksi pikselien yhdistäminen tarjoaa joustavuutta, sillä kehittäjät voivat valita erilaisia yhdistämistyyppejä (esim. 2×2, 3×3, 4×4 jne.) löytääkseen sopivimman tarkkuuden ja pikselikoon yhdistelmän tiettyihin sovellusvaatimuksiin. Tämä joustavuus tekee pikselien yhdistämisestä ihanteellisen räätälöityjen kameraratkaisujen toteuttamiseen.

Pikselien yhdistämisen edut sulautetun näkön sovelluksissa

Pikselien yhdistämistekniikka tarjoaa useita merkittäviä etuja, jotka tekevät siitä tehokkaan työkalun pienten pikselikokoisten kameramoduulien suorituskyvyn parantamiseen.

• Suurempi herkkyys:Pikseleitä yhdistämällä kameran herkkyys paranee huomattavasti, mikä on erityisen hyödyllistä yönäkösovelluksissa ja hämärässä ympäristössä. Suuremmat pikselit vangitsevat enemmän valoa, mikä johtaa korkealaatuisiin kuviin myös heikossa valaistuksessa.
• Joustavuus ja räätälöinti:Erilaiset pikselien yhdistämistyypit (esim. 2×2, 3×3, 4×4 jne.) tarjoavat joustavuutta, jolloin kehittäjät voivat valita sopivimman tarkkuuden ja pikselikoon yhdistelmän tietyn sovelluksen tarpeisiin. Tämä on valtava etu kehittäjille, joiden on mukautettava kameraratkaisunsa sopimaan tiettyihin sovellusympäristöihin.
• Pienikokoiset mallit:Kun sulautetut järjestelmät pienenevät ja pienenevät, pikselien yhdistämisominaisuuksilla varustetut kamerat voivat auttaa rajoittamaan kameran kokoa ja saavuttamaan halutun herkkyyden. Tämä antaa tuotekehittäjille enemmän tilaa sijoittaa laitteeseen muita laitteistokomponentteja, mikä johtaa kompaktimpaan suunnitteluun.
• Soveltuu erityisiin sovelluksiin:Vaikka pikselien yhdistäminen ei välttämättä riitä perustelemaan tarkkuuden kompromissia kirkkaassa valossa, sovelluksissa, joissa vaaditaan suurempaa herkkyyttä, kuten turvavalvonnassa, astrofotografiassa tai biolääketieteellisessä kuvantamisessa, pikselien yhdistäminen parantaa suorituskykyä merkittävästi.
• KUSTANNUSTEHOKKUUS:Pikselien yhdistäminen mahdollistaa paremman suorituskyvyn saavuttamisen käyttämällä olemassa olevaa anturitekniikkaa ilman, että tarvitsee investoida kalliimpiin ja suurempiin antureihin. Tämä tekee siitä kustannustehokkaan ratkaisun erityisesti projekteissa, joiden budjetti on rajallinen.

Yhteenvetona voidaan todeta, että vaikka pikselikonsolidointi ei ehkä sovellu kaikkiin kamerasovelluksiin, se tarjoaa merkittäviä suorituskykyetuja sovelluksissa, joiden on toimittava heikossa valaistuksessa. Pikselien yhdistäminen on ihanteellinen valinta kamerasovelluksiin, jotka pyrkivät lisäämään herkkyyttä säilyttäen samalla miniatyyrirakenteen.

Johtopäätös

Yhteenvetona voidaan todeta, että pikselien yhdistäminen ei ole vain tehokas keino ratkaista heikossa valaistuksessa esiintyviä suorituskykyongelmia, vaan myös tärkeä tekijä sulautetun näkötekniikan kehityksessä. Tekniikan kehittyessä voimme odottaa näkevämme tulevaisuudessa innovatiivisempia pikselien yhdistämiseen perustuvia sovelluksia, jotka parantavat kuvanlaatua ja käyttökokemusta entisestään.

Sinoseen, kutensulautettujen kameramoduulien valmistaja, jolla on yli 14 vuoden kokemus alalta tuotteista, jotka sisältävät ominaisuuksia, kuten korkean resoluution, värisuodattimettomat taulukot ja pienet pikselikoot. Ihanteellinen sovelluksiin, kuten digitaaliseen mikroskopiaan, automaattiseen rekisterikilven tunnistukseen ja laaduntarkastukseen.

Jos tarvitset mukautetun USB 3.0 -kameramoduulin, GMSL-kameran tai MIPI-kameramoduulin integroitavaksi tuotteeseesi, ota rohkeasti yhteyttä taiVieraile tuotesivullamme.