Moduli telecamera monocromatici e a colori: perché i moduli telecamera monocromatici sono migliori nella visione integrata?

Uno dei criteri importanti che utilizziamo nella scelta di una telecamera per la visione integrata è il tipo di crominanza. Esistono due tipi comuni di fotocamere Chroma: fotocamere in bianco e nero e fotocamere a colori. Usiamo comunemente fotocamere a colori per registrare immagini colorate nella nostra vita quotidiana. Tuttavia, questo non significa necessariamente che le fotocamere a colori siano superiori alle fotocamere in bianco e nero.

Le fotocamere monocromatiche sono specializzate nell'acquisizione di immagini in scala di grigi, mentre le fotocamere a colori acquisiscono immagini a colori. Per applicazioni di visione integrate individuali,Telecamere monocromatiche in bianco e nerosono una soluzione più pratica ed efficace in quanto sono in grado di catturare immagini più dettagliate in ambienti con scarsa illuminazione. Diamo un'occhiata più da vicino alle telecamere a colori e monocromatiche per vedere le differenze e perché è meglio utilizzare telecamere monocromatiche rispetto alle telecamere a colori per la visione integrata.

Che cos'è un modulo fotocamera a colori? Come funziona?

Un modulo fotocamera a colori è una fotocamera che acquisisce e genera un'immagine a colori. Utilizza i punti pixel sul sensore per catturare la luce di una lunghezza d'onda specifica e converte le informazioni sulla luce in informazioni sul colore utilizzando un array di filtri colorati (CFA). Le fotocamere a colori scattano più velocemente delle fotocamere monocromatiche. In condizioni di scarsa illuminazione, i moduli della fotocamera a colori possono presentare problemi come la mancanza di chiarezza e dettagli. Questo perché l'array di filtri colorati riduce la quantità di luce che raggiunge il sensore.

I moduli della telecamera a colori utilizzano in genere un CFA con filtri rossi, verdi e blu alternati in modalità Bayer. La modalità Bayer cattura solo 1/3 della luce incidente per pixel e il resto dei colori che non corrispondono alla modalità vengono filtrati automaticamente. Inoltre, questa modalità richiede la ricostruzione di un'immagine pancromatica completa per mezzo di un algoritmo di de-mosaicizzazione che combina i punti di sensibilità per produrre un pixel pancromatico, cioè solo un colore viene misurato in ogni punto di sensibilità e il resto viene derivato per inferenza.

Le fotocamere a colori sono in genere più economiche delle fotocamere monocromatiche e sono più comunemente utilizzate nella fotografia, negli smartphone e nelle applicazioni che richiedono il riconoscimento dei colori e le informazioni sul colore per il mercato di massa.

Che cos'è un modulo fotocamera monocromatico?

In precedenza avevamo alcune informazioni sutelecamere in bianco e nero. A differenza delle telecamere a colori, specializzate nell'acquisizione di immagini in scala di grigi, le telecamere monocromatiche possono catturare tutta la luce incidente poiché non viene utilizzato il CFA. Sia il rosso, il verde e il blu vengono assorbiti. Pertanto la quantità di luce è tre volte superiore a quella di una fotocamera a colori, mentre non sono necessari algoritmi di demosaicizzazione per perfezionare l'immagine. Pertanto, le fotocamere monocromatiche hanno prestazioni migliori rispetto alle fotocamere a colori in condizioni di scarsa illuminazione.

Differenze tra fotocamere a colori e monocromatiche

Le fotocamere a colori e le fotocamere monocromatiche sono due modi diversi per acquisire immagini. Di seguito confrontiamo le differenze tra i due in termini di qualità dell'immagine, sensibilità alla luce e risoluzione:

Qualità dell'immagine:A causa dell'assenza di array di filtri colorati, le telecamere monocromatiche sono in grado di acquisire immagini più nitide e dettagliate rispetto alle telecamere a colori, soprattutto in condizioni di scarsa illuminazione. Al contrario, le telecamere a colori sono in grado di acquisire immagini a colori, il che è importante per le applicazioni che richiedono informazioni sul colore.

Sensibilità alla luce:Poiché non esiste un array di filtri colorati, le telecamere monocromatiche sono più sensibili alla luce e ricevono più luce rispetto alle telecamere a colori. Di conseguenza, i migliori moduli per fotocamere monocromatiche hanno prestazioni migliori in condizioni di scarsa illuminazione rispetto alle fotocamere a colori.

Risoluzione:Le telecamere monocromatiche hanno una risoluzione maggiore rispetto alle telecamere a colori. Ciò è dovuto al fatto che ogni pixel di una fotocamera monocromatica cattura tutta la luce che arriva.

Perché le telecamere monocromatiche sono migliori delle telecamere a colori nella visione integrata?

Le applicazioni di visione integrate richiedono dettagli dell'immagine più accurati e velocità di elaborazione più elevate. Allora perché le telecamere monocromatiche sono migliori nella visione integrata? Possiamo riassumere i seguenti vantaggi:

1. Le fotocamere monocromatiche offrono prestazioni migliori in condizioni di scarsa illuminazione
2. Gli algoritmi della fotocamera monocromatica sono accuratamente ottimizzati
3. I sensori monocromatici hanno intrinsecamente frame rate più elevati

Approfondiamo questo aspetto di seguito.

Migliori prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione

La principale differenza tra le telecamere a colori e quelle monocromatiche è che le telecamere monocromatiche non dispongono di un array di filtri colorati (CFA). Rimuovendo i filtri colorati si rende una fotocamera monocromatica più sensibile alla luce e si riceve più luce.
Inoltre, le telecamere a colori sono solitamente dotate di filtri di cut-off a infrarossi per prevenire una serie di problemi di aberrazione cromatica causati dalla reazione dei tre colori primari con le lunghezze d'onda della luce nel vicino infrarosso.
Poiché le telecamere monocromatiche non dispongono di filtri di cutoff CFA e IR, il sensore è in grado di rilevare una gamma spettrale più ampia e accettare più luce. Ciò significa che le telecamere monocromatiche sono in grado di funzionare molto bene in condizioni di scarsa illuminazione.

Algoritmi più veloci

Le telecamere a colori non sono adatte per applicazioni di visione integrate basate su edge Ai a causa dei loro complessi algoritmi di creazione delle immagini.
Al contrario, molti degli algoritmi delle telecamere monocromatiche possono essere utilizzati per rilevare oggetti, prevedere oggetti e altre applicazioni utilizzando modelli di visione.

Frame rate più elevato

I pixel del sensore della fotocamera monocromatica sono più piccoli delle fotocamere a colori. Nelle fotocamere a colori, la quantità di dati per elaborare la stessa immagine è maggiore e il tempo di elaborazione è più lungo rispetto alle fotocamere digitali monocromatiche, con conseguente riduzione dei frame rate. Al contrario, le fotocamere monocromatiche hanno un'elaborazione più rapida e un frame rate più elevato.

Qui possiamo concludere che quando si elaborano gli stessi dati di immagine in singole applicazioni di visione incorporata, la velocità di elaborazione, le prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione e la frequenza dei fotogrammi delle telecamere monocromatiche sono superiori e migliori rispetto alle telecamere a colori e, pertanto, è meglio utilizzare telecamere monocromatiche rispetto alle telecamere a colori nelle singole applicazioni di visione incorporata.

Applicazioni per moduli telecamera monocromatici

Esploriamo alcune applicazioni di visione integrate che non richiedono specificamente informazioni sul colore e vediamo come una telecamera monocromatica può fare la differenza.

Riconoscimento automatico delle targhe (ANPR)

Nei sistemi di trasporto intelligenti, spesso è necessario identificare le violazioni acquisendo le targhe. La prima cosa che possiamo chiarire è che non abbiamo bisogno di informazioni sul colore, dobbiamo solo catturare rapidamente l'immagine e poi analizzarla per leggere le informazioni del veicolo tramite OCR (Optical Character Recognition). Che sia giorno o notte. Pertanto, le fotocamere digitali monocromatiche con elevata sensibilità e forti prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione sono in grado di completare bene questa applicazione. Tuttavia, le singole aree in cui è richiesto il riconoscimento delle lastre a colori devono comunque utilizzare telecamere a colori.

QIspezione di idoneità

Nelle applicazioni di automazione industriale in cui le telecamere vengono utilizzate per rilevare se un oggetto è danneggiato o meno, è possibile utilizzare telecamere monocromatiche. Questo è ampiamente utilizzato nelle fabbriche per garantire che la qualità del prodotto sia soddisfacente.

Conclusione

In conclusione, sia le fotocamere monocromatiche che quelle a colori hanno i loro vantaggi e limiti. Più applicazioni e le nostre esigenze sono diverse, ho bisogno di combinare la situazione reale per fare una scelta. Le prestazioni della fotocamera monocromatica in condizioni di scarsa illuminazione sono elevate, in grado di acquisire immagini chiare e dettagliate in ambienti con scarsa illuminazione, ma il costo è più elevato, non è possibile acquisire immagini a colori. Le telecamere a colori sono in grado di catturare immagini a colori, ma hanno una bassa sensibilità alla luce e possono produrre immagini poco chiare e non dettagliate in condizioni di scarsa illuminazione.

Speriamo che questo articolo ti abbia dato una comprensione iniziale delle differenze tra fotocamere monocromatiche e a colori e un'idea dei tipi di applicazioni in cui le fotocamere monocromatiche sono appropriate. Ad esempio, nelle applicazioni in cui l'output del colore non è un problema, ma piuttosto la sensibilità e le prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione, è necessario utilizzare una telecamera monocromatica.

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