Qu’est-ce que l’obturateur GRR ? Quels sont les problèmes courants et les solutions ?

Dans des applications telles que le balayage rétinien, les caméras à obturateur roulant sont utilisées pour capturer des images avec de faibles délais d’exposition afin de maximiser l’approximation de l’œil humain. Dans ce cas, l’appareil photo doit s’exposer à l’ensemble de l’œil ou de la rétine en un seul obturateur pour éviter les artefacts d’obturateur roulant. Alors, comment s’y prendre, compte tenu du fait que les appareils photo à obturateur roulant exposent chaque image ligne par ligne ?
 
C’est ce que nous devons savoir dans cet article. Certains appareils photo à obturateur roulant sont équipés d’une fonction de réinitialisation globale (GRR) qui résout bien ce problème. Regardons de plus près ci-dessous.

Types d’obturateurs courants

Précédemment, nous avons examiné deux types d’obturateur d’appareil photo courants : l’obturateur global et l’obturateur roulant. PourEn savoir plus sur la différence, voir cet article.
 
Qu’est-ce qu’un obturateur global ? La technologie d’obturation globale permet d’exposer tous les pixels du capteur d’un appareil photo en même temps, et est particulièrement efficace pour capturer des objets en mouvement rapide ou prendre des photos pendant que l’appareil photo est en mouvement, car elle réduit le flou de mouvement et la distorsion de l’image. Cependant, il est généralement plus coûteux.
 
Qu’est-ce que l’obturateur roulant ? La technologie de l’obturateur roulant, quant à elle, expose les pixels un par un, ce qui peut également conduire à ce que l’on appelle « l’effet d’obturateur roulant », qui peut entraîner une distorsion de l’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 associés à l’ouverture globale et à l’obturateur roulant, tout en conservant les avantages des deux, l’obturateur de libération à réinitialisation globale (GRR) a été créé.

 
Qu’est-ce que le mode GRR ?

Qu’est-ce qu’une réinitialisation globale ? L’obturateur de déverrouillage à réinitialisation globale (GRR) est une variante des volets globaux et roulants qui combine les caractéristiques des volets globaux et roulants et est conçu pour réduire ou éliminer l’effet d’obturateur roulant tout en maintenant des niveaux de bruit rentables et faibles. L’obturateur GRR imite le comportement de l’obturateur global pendant la phase d’exposition, où tous les pixels commencent à s’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 de fonctionnement unique rend l’obturateur GRR particulièrement adapté aux scénarios d’application où des objets en mouvement rapide doivent être capturés tout en maîtrisant les coûts. Il s’agit par exemple d’inspections par vision industrielle, de navigation de robots et d’applications d’imagerie à grande vitesse. L’obturateur GRR fournit des images plus nettes que les obturateurs roulants traditionnels tout en évitant la distorsion de l’image causée par l’exposition ligne par ligne.

 
Comment fonctionne le mode GRR ?

Le flux de travail du mode GRR (Global Reset Release Shutter) comprend trois étapes principales : l’étape de réinitialisation, l’étape d’intégration et l’étape de lecture.
 
Pendant la phase de réinitialisation, toutes les rangées de pixels en mode GRR sont réinitialisées en même temps, ce qui garantit une exposition constante. Cela réduit le flou de mouvement et la distorsion de l’image lors de la capture d’objets en mouvement rapide.

 
Dans l’étape d’intégration, toutes les rangées de pixels commencent à être exposées simultanément, capturant la lumière de la scène. À ce stade, le mode GRR est similaire à l’obturateur global, ce qui permet à l’appareil photo de capturer une scène dynamique sans être affecté par l’effet d’obturateur roulant. La phase de lecture, cependant, revient aux caractéristiques d’un obturateur roulant, où des rangées de pixels sont lues ligne par ligne, ce qui peut entraîner une luminosité inégale, en particulier entre le haut et le bas de l’image.
 
Pour contrôler efficacement le mode GRR, un éclairage constant peut être fourni pendant la phase d’intégration grâce à l’utilisation d’un flash ou d’une source lumineuse externe, garantissant ainsi que toutes les rangées de pixels sont exposées pendant la même durée. Ce contrôle peut être réalisé par le biais de broches GPIO ou de communications I2C, déclenchant la séquence GRR et 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 sinoseenfournir une prise en charge personnalisée du mode GRR.

 
Problèmes pouvant être rencontrés lors de l’utilisation du mode GRR et leurs solutions

Bien que le mode Global Reset Release Shutter (GRR) offre des avantages significatifs en termes de minimisation de l’effet d’obturateur roulant, il présente quelques inconvénients, notamment en termes d’uniformité de la luminosité de l’image et de contrôle de l’exposition. Pour surmonter ces problèmes, les techniques et stratégies suivantes peuvent être employées 

Utilisation d’un obturateur mécanique externe

Étant donné que les rangées de pixels en mode GRR sont lues avec des temps d’exposition différents, cela entraîne une luminosité inégale de l’image, en particulier entre le haut et le bas de l’image. Pour résoudre ce problème, il est possible d’utiliser un obturateur mécanique externe, qui se ferme à la fin de la phase d’intégration, empêchant ainsi l’exposition ultérieure du capteur à la lumière ambiante lors de la lecture des premières rangées. Cette méthode garantit que le capteur n’est pas exposé à une lumière supplémentaire pendant le processus de lecture, ce qui permet de maintenir une luminosité d’image constante.

 
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 d’imiter l’effet d’un obturateur global et de réduire la luminosité inégale due aux différences de temps d’exposition entre les rangées. Cette méthode nécessite un contrôle précis de l’activation et de la désactivation du flash pour s’adapter au temps d’exposition du mode GRR.
 
De plus, la cohérence de l’exposition peut être encore améliorée en utilisant la technologie de flash synchronisé à grande vitesse. Cette technique permet de synchroniser les impulsions du flash avec le temps d’exposition de l’appareil photo, ce qui garantit que toutes les rangées de pixels sont exposées pendant la même durée, réduisant ainsi les différences de luminosité de l’image.

 
Réglage du logiciel

La luminosité inégale due au mode GRR peut également être compensée dans une certaine mesure par un réglage 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 choisir le bon type d’obturateur ?

Tout d’abord, considérez les caractéristiques de mouvement de l’application. Si votre application implique des objets ou des caméras en mouvement à grande vitesse, un obturateur global peut être le meilleur choix car il expose tous les pixels simultanément, évitant ainsiDifférence entre le flou de mouvement et la distorsion de l’image. Si votre application est sensible aux coûts et que le flou de mouvement n’est pas une préoccupation majeure, l’obturateur roulant peut être une option rentable.
 
Pour les applications où le coût et la qualité d’image doivent être équilibrés, l’obturateur GRR offre un compromis. l’obturateur GRR imite le comportement d’un obturateur global pendant l’exposition, réduisant l’effet d’obturateur roulant tout en conservant certains des avantages d’un obturateur roulant. Cela rend l’obturateur GRR adapté à l’inspection par vision industrielle, à la navigation robotique et aux applications d’imagerie à grande 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 la fréquence d’images, 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 libération de Global Reset. Si vous avez besoin d’un module de caméra à obturateur de libération globale personnalisé, n’hésitez pas à nous contacter, Sinoseen a de nombreuses années d’expérience dans l’industrie et une large gamme de produits, nous sommes sûrs que nous pouvonsvous fournir la solution de module de caméra la plus adaptée.

Foire aux questions

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

R : Les obturateurs globaux fournissent des images sans distorsion, les obturateurs roulants peuvent provoquer une distorsion de l’image et les obturateurs GRR minimisent la distorsion tout en restant rentables.
 
Q : Comment un obturateur GRR réduit-il l’effet d’obturateur roulant ?

R : L’obturateur GRR réduit la distorsion de l’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.