Modules de caméra monochrome ou couleur : pourquoi les modules de caméra monochrome sont-ils meilleurs dans la vision embarquée ?

L'un des critères importants que nous utilisons lors du choix d'une caméra embarquée pour la vision est le type de chroma. Il existe deux types courants de caméras : les caméras en noir et blanc et les caméras couleur. Nous utilisons couramment les caméras couleur pour enregistrer des images colorées dans notre vie quotidienne. Cependant, cela ne signifie pas nécessairement que les caméras couleur sont supérieures aux caméras en noir et blanc.

Les caméras monochromes spécialisent dans la capture d'images en niveaux de gris, tandis que les caméras couleur capturent des images en couleurs complètes. Pour certaines applications spécifiques de la vision embarquée, les caméras monochromes en noir et blanc sont une solution plus pratique et efficace car elles peuvent capturer des images plus détaillées dans des environnements à faible luminosité. Examinons de plus près les caméras couleur et monochromes pour voir les différences et pourquoi il est préférable d'utiliser des caméras monochromes plutôt que des caméras couleur pour la vision embarquée.

Qu'est-ce qu'un module de caméra couleur ? Comment fonctionne-t-il ?

Un module de caméra couleur est une caméra qui capture et génère une image en couleurs complètes. Elle utilise des points de pixels sur le capteur pour capturer la lumière d'une longueur d'onde spécifique et convertit les informations lumineuses en informations de couleur à l'aide d'un tableau de filtres de couleur (CFA). Les caméras couleur capturent plus rapidement que les caméras monochromes. Dans des conditions de faible luminosité, les modules de caméra couleur peuvent rencontrer des problèmes tels que le manque de clarté et de détail. Cela est dû au fait que le tableau de filtres de couleur réduit la quantité de lumière atteignant le capteur.

Les modules de caméra couleur utilisent généralement un CFA avec des filtres alternatifs rouges, verts et bleus en mode Bayer. Le mode Bayer capture seulement un tiers de la lumière incidente par pixel, et le reste des couleurs qui ne correspondent pas au mode sont filtrées automatiquement. De plus, ce mode nécessite la reconstruction d'une image pancromatique complète à l'aide d'un algorithme de démosaïquage qui combine les points de sensibilité pour produire un pixel pancromatique, c'est-à-dire qu'une seule couleur est mesurée à chaque point de sensibilité, et les autres sont déduites par inférence.

Les caméras couleur sont généralement moins chères que les caméras monochromes et sont plus couramment utilisées en photographie, dans les smartphones et dans les applications nécessitant une reconnaissance de couleur et des informations couleur pour le marché grand public.

Qu'est-ce qu'un module de caméra monochrome ?

Auparavant, nous avions quelques informations sur caméras noir et blanc contrairement aux caméras couleur, qui se spécialisent dans la capture d'images en niveaux de gris, les caméras monochromes peuvent capturer toute la lumière incidente puisque la CFA n'est pas utilisée. Les rouge, vert et bleu sont tous absorbés. Par conséquent, la quantité de lumière est trois fois plus importante que pour une caméra couleur, et aucun algorithme de démosaïquage n'est nécessaire pour affiner l'image. Ainsi, les caméras monochromes offrent de meilleures performances que les caméras couleur dans des conditions de faible luminosité.

Différences entre les caméras couleur et monochromes

Les caméras couleur et monochromes sont deux façons différentes de capturer des images. Ci-dessous, nous comparons les différences entre les deux en termes de qualité d'image, de sensibilité à la lumière et de résolution :

Qualité de l'image : En raison de l'absence de filtres à matrices colorées, les caméras monochromes sont capables de capturer des images plus nettes et plus détaillées que les caméras couleur, surtout dans des conditions de faible luminosité. Inversement, les caméras couleur sont capables de capturer des images en couleurs complètes, ce qui est important pour les applications nécessitant des informations sur la couleur.

Sensibilité à la Lumière : Comme il n'y a pas de filtre à tableau de couleur, les caméras monochromes sont plus sensibles à la lumière et reçoivent plus de lumière que les caméras couleur. Par conséquent, les meilleurs modules de caméra monochrome ont une meilleure performance en basse lumière que les caméras couleur.

Résolution : Les caméras monochromes ont une résolution plus élevée que les caméras couleur. Cela est dû au fait que chaque pixel d'une caméra monochrome capture toute la lumière qui arrive.

Pourquoi les caméras monochromes sont-elles meilleures que les caméras couleur en vision embarquée ?

Les applications de vision embarquée nécessitent des détails d'image plus précis et des vitesses de traitement plus rapides. Alors pourquoi les caméras monochromes sont-elles meilleures en vision embarquée ? Nous pouvons résumer les avantages suivants :

1. Les caméras monochromes se comportent mieux dans des conditions de faible luminosité
2. Les algorithmes des caméras monochromes sont soigneusement optimisés
3. Les capteurs monochromes ont intrinsèquement des débits d'images plus élevés

Examinons cela plus en détail ci-dessous.

Meilleure performance en basse lumière

La principale différence entre les caméras en couleur et les caméras monochromes est que les caméras monochromes n'ont pas de filtre à matrice de filtres de couleur (CFA). En supprimant les filtres de couleur, vous rendez la caméra monochrome plus sensible à la lumière et recevez plus de lumière.
De plus, les caméras couleur sont généralement équipées de filtres coupe-infrarouge pour éviter une variété de problèmes d'aberrations chromatiques causés par la réaction des trois couleurs primaires avec des longueurs d'onde proches de l'infrarouge.
Comme les caméras monochromes ne disposent ni de CFA ni de filtres coupe-IR, le capteur peut détecter une plage spectrale plus large et accepter plus de lumière. Cela signifie que les caméras monochromes peuvent fonctionner de manière exceptionnelle dans des conditions de faible luminosité.

Algorithmes plus rapides

Les caméras couleur ne conviennent pas aux applications de vision embarquée basées sur l'intelligence artificielle frontale en raison de leurs algorithmes complexes de construction d'image.
Au contraire, beaucoup des algorithmes des caméras monochromes peuvent être utilisés pour détecter des objets, prédire des objets et autres applications utilisant des modèles de vision.

Débit d'images plus élevé

Les pixels des capteurs d'images en noir et blanc sont plus petits que ceux des caméras couleur. Dans les caméras couleur, la quantité de données à traiter pour la même image est supérieure et le temps de traitement est plus long que dans les appareils photo numériques en noir et blanc, ce qui entraîne des taux d'images plus lents. Au contraire, les caméras monochromes ont un traitement plus rapide et un taux d'images plus élevé.

Nous pouvons donc conclure ici que lors du traitement des mêmes données d'image dans des applications individuelles de vision embarquée, la vitesse de traitement, les performances en faible lumière et le taux d'images des caméras monochromes sont plus élevés et meilleurs que ceux des caméras couleur, et qu'il est donc préférable d'utiliser des caméras monochromes plutôt que des caméras couleur dans des applications individuelles de vision embarquée.

Applications pour les modules de caméra monochrome

Examinons certaines applications de vision embarquée qui n'exigent pas spécifiquement d'informations sur la couleur et voyons comment une caméra monochrome peut faire une différence.

Reconnaissance automatique des plaques d'immatriculation (ANPR)

Dans les systèmes de transport intelligents, il est souvent nécessaire d'identifier les infractions en capturant les plaques d'immatriculation. La première chose que l'on peut clarifier est que nous n'avons pas besoin d'informations sur la couleur, il suffit de capturer rapidement l'image puis de l'analyser pour lire les informations du véhicule via le OCR (Reconnaissance Optique de Caractères). Que ce soit jour ou nuit. Par conséquent, les caméras numériques monochromes avec une haute sensibilité et de bonnes performances en faible luminosité sont capables de bien réaliser cette application. Cependant, dans certains cas où la reconnaissance des plaques de couleur est requise, il est encore nécessaire d'utiliser des caméras couleur.

Q: Le numéro contrôle de Qualité

Dans les applications d'automatisation industrielle où des caméras sont utilisées pour détecter si un objet est endommagé ou non, des caméras monochromes peuvent être employées. Cela est couramment utilisé dans les usines pour s'assurer que la qualité du produit est satisfaisante.

Conclusion

En conclusion, les caméras monochromes et couleur ont chacune leurs avantages et limitations. Plus les applications et nos besoins sont différents, plus il est nécessaire de combiner la situation réelle pour faire un choix. La performance des caméras monochromes en faible lumière est forte, capable de capturer des images claires et détaillées dans des environnements à faible luminosité, mais le coût est plus élevé et elles ne peuvent pas capturer d'images en couleur. Les caméras couleur sont capables de capturer des images en couleurs complètes, mais ont une sensibilité faible en lumière et peuvent produire des images floues et peu détaillées dans des conditions de faible luminosité.

Nous espérons que cet article vous a donné une première compréhension des différences entre les caméras monochromes et couleur, ainsi qu'une idée des types d'applications dans lesquelles les caméras monochromes sont appropriées. Par exemple, dans les applications où la sortie en couleur n'est pas un souci, mais plutôt la sensibilité et la performance en faible lumière, une caméra monochrome devrait être utilisée.

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