Qu'est-ce qu'un obturateur GRR ? Quels sont les problèmes courants et leurs solutions ?

Dans des applications telles que la numérisation rétinienne, des caméras à volet roulant sont utilisées pour capturer des images avec des délais d'exposition faibles afin de maximiser l'approximation de l'œil humain. Dans ce cas, la caméra doit s'exposer à toute la rétine ou à l'œil en une seule prise de vue pour éviter les artefacts du volet roulant. Alors, comment procédons-nous pour accomplir cela, étant donné que les caméras à volet roulant exposent chaque image ligne par ligne ?
 
C'est ce dont nous avons besoin pour cette publication. Certaines caméras à volet roulant sont équipées d'une fonction Global Reset Release (GRR) qui résout ce problème efficacement. Examinons cela plus en détail ci-dessous.

Types de volets courants

Auparavant, nous avons examiné deux types courants de volets de caméra : volet global et volet roulant. Pouren savoir plus sur les différences, consultez cet article.
 
Qu'est-ce qu'un obturateur global ? La technologie d'obturateur global permet à tous les pixels du capteur de la caméra d'être exposés en même temps, et est particulièrement efficace pour capturer des objets en mouvement rapide ou filmer pendant que la caméra bouge, car elle réduit le flou de mouvement et les distorsions d'image. Cependant, elle est généralement plus coûteuse.
 
Qu'est-ce qu'un obturateur roulant ? La technologie d'obturateur roulant, en revanche, expose les pixels un par un, ce qui peut également entraîner ce qu'on appelle l'« effet d'obturateur roulant », pouvant provoquer des distorsions d'image lors de la capture d'objets en mouvement rapide. Néanmoins, les caméras à obturateur roulant sont privilégiées dans de nombreuses applications en raison de leur rentabilité et de leurs caractéristiques de faible bruit.
 
Ainsi, afin de résoudre les problèmes liés à l'obturateur global et roulant tout en conservant les avantages des deux, l'Obturateur Global Reset Release (GRR) a été créé.

 
Qu'est-ce que le mode GRR ?

Qu'est-ce qu'un réinitialisation globale ? Le Global Reset Release Shutter (GRR) est une variante des obturateurs Globaux et Roulants qui combine les fonctionnalités des deux types d'obturateurs et est conçu pour réduire ou éliminer l'effet de l'obturateur roulant tout en maintenant des coûts raisonnables et un faible niveau de bruit. L'obturateur GRR imite le comportement de l'obturateur global pendant la phase d'exposition, où tous les pixels commencent à exposer en même temps, mais ressemble à l'obturateur roulant pendant la phase de lecture, où les données des pixels sont lues ligne par ligne.
 
Ce mécanisme d'exploitation unique rend l'obturateur GRR particulièrement adapté aux scénarios d'application où il est nécessaire de capturer des objets se déplaçant rapidement tout en contrôlant les coûts. Des exemples incluent l'inspection visuelle industrielle, la navigation robotique et les applications d'imagerie haute vitesse. L'obturateur GRR fournit des images plus nettes que les obturateurs roulants traditionnels tout en évitant la distorsion d'image causée par l'exposition ligne par ligne.

 
Comment le mode GRR fonctionne-t-il ?

Le flux de travail du mode Global Reset Release Shutter (GRR) implique trois étapes principales : l'étape de réinitialisation, l'étape d'intégration et l'étape de lecture.
 
Pendant la phase de réinitialisation, toutes les lignes de pixels en mode GRR sont réinitialisées en même temps, garantissant une exposition cohérente. Cela réduit le flou de mouvement et les distorsions d'image lors de la capture d'objets se déplaçant rapidement.

 
Dans l'étape d'intégration, toutes les lignes de pixels commencent à être exposées simultanément, capturant la lumière de la scène. À cette étape, le mode GRR est similaire au volet global, offrant à la caméra la capacité de capturer une scène dynamique sans être affectée par l'effet de volet roulant. La phase de lecture, cependant, revient aux caractéristiques du volet roulant, où les lignes de pixels sont lues ligne par ligne, ce qui peut entraîner une luminosité inégale, surtout entre le haut et le bas de l'image.
 
Pour contrôler efficacement le mode GRR, une illumination cohérente peut être fournie pendant la phase d'intégration grâce à l'utilisation d'un flash ou d'une source lumineuse externe, garantissant ainsi que toutes les lignes de pixels sont exposées pendant la même durée. Ce contrôle peut être réalisé via des broches GPIO ou des communications I2C, en déclenchant la séquence GRR et en synchronisant l'éclairage. Par exemple, les caméras Basler fournissent le paramètre ReadoutTimeAbs pour aider l'utilisateur à déterminer le temps de lecture du capteur, tandis quemodule de caméra Sinoseenfournit un support personnalisé pour le mode GRR.

 
Problèmes pouvant survenir lors de l'utilisation du mode GRR et leurs solutions

Bien que le mode Obturateur de Réinitialisation Globale (GRR) offre des avantages significatifs en termes de réduction de l'effet de volet roulant, il présente certains inconvénients, notamment en ce qui concerne l'uniformité de la luminosité de l'image et le contrôle de l'exposition. Pour surmonter ces problèmes, les techniques et stratégies suivantes peuvent être employées 

Utilisation d'un obturateur mécanique externe

Comme les lignes de pixels en mode GRR sont lues avec des temps d'exposition différents, cela entraîne une luminosité inégale de l'image, surtout entre le haut et le bas de l'image. Pour résoudre ce problème, un obturateur mécanique externe peut être utilisé, qui se ferme à la fin de la phase d'intégration, empêchant ainsi toute exposition supplémentaire du capteur par la lumière ambiante pendant la lecture des premières lignes. Cette méthode garantit que le capteur n'est pas exposé à une lumière supplémentaire pendant le processus de lecture, maintenant ainsi une luminosité d'image cohérente.

 
Suppression de la lumière ambiante

En utilisant le flash pendant l'exposition et en s'assurant qu'il est éteint immédiatement après la fin de l'exposition, il est possible de simuler l'effet d'un obturateur global et de réduire la luminosité inégale due aux différences de temps d'exposition entre les lignes. Cette méthode nécessite un contrôle précis de l'allumage et de l'extinction du flash pour correspondre au temps d'exposition du mode GRR.
 
De plus, la cohérence d'exposition peut être améliorée encore davantage en utilisant la technologie de flash synchronisé haute vitesse. Cette technique permet de synchroniser les impulsions du flash avec le temps d'exposition de l'appareil photo, garantissant que toutes les lignes de pixels sont exposées pendant la même durée, réduisant ainsi les différences de luminosité dans l'image.

 
Ajustement logiciel

L'inhomogénéité de la luminosité due au mode GRR peut également être compensée dans une certaine mesure par un ajustement logiciel. En analysant les données de l'image, les variations de luminosité peuvent être identifiées et corrigées pour améliorer la qualité globale de l'image.

 
Comment puis-je procéder pour choisir le bon type de volet ?

Tout d'abord, prenez en compte les caractéristiques de mouvement de l'application. Si votre application implique des objets ou des caméras se déplaçant à haute vitesse, un volet global pourrait être le meilleur choix, car il expose tous les pixels simultanément, évitant efficacementdifférence entre flou de mouvement et distorsion d'image. Si votre application est sensible au coût et que le flou de mouvement n'est pas une préoccupation majeure, l'obturateur roulant peut être une option coûteuse.
 
Pour les applications où il faut équilibrer le coût et la qualité de l'image, l'obturateur GRR offre un compromis. L'obturateur GRR imite le comportement d'un obturateur global pendant l'exposition, réduisant l'effet de l'obturateur roulant tout en conservant certaines des avantages de l'obturateur roulant. Cela rend l'obturateur GRR adapté aux applications de vision industrielle, de navigation robotique et d'imagerie haute vitesse, en particulier dans les scénarios où un contrôle précis de l'éclairage est nécessaire pour minimiser les artefacts d'image.
 
De plus, d'autres facteurs du système tels que le taux d'images par seconde, la sensibilité du capteur, les conditions d'éclairage et les capacités de post-traitement doivent être pris en compte. Prenez une décision globale.
 
En conclusion, j'espère que cet article vous a aidé à comprendre l'obturateur de réinitialisation globale. Si vous avez besoin d'un module caméra avec un obturateur de réinitialisation globale personnalisé, n'hésitez pas à nous contacter, Sinoseen a plusieurs années d'expérience dans le secteur et une large gamme de produits, nous sommes certains que nous pouvonsvous fournir la solution de module caméra la plus appropriée.

Questions fréquemment posées

Q : Comment le type d'obturateur affecte-t-il la qualité de l'image ?

R : Les obturateurs globaux fournissent des images sans distortion, les obturateurs roulants peuvent causer des distorsions d'image, et les obturateurs GRR minimisent la distortion tout en restant économiques.
 
Q : Comment un obturateur GRR réduit-il l'effet de l'obturateur roulant ?

R : L'obturateur GRR réduit la distortion d'image due à l'exposition ligne par ligne en contrôlant précisément l'éclairage, car tous les pixels sont exposés en même temps et la lecture se fait ligne par ligne.