Cos'è l'otturatore GRR? Quali sono i problemi e le soluzioni più comuni?

In applicazioni come la scansione retinica, le fotocamere rolling shutter vengono utilizzate per acquisire immagini con bassi ritardi di esposizione al fine di massimizzare l'approssimazione dell'occhio umano. In questo caso, la fotocamera deve esporsi all'intero occhio o alla retina in un unico otturatore per evitare artefatti da rolling shutter. Quindi, come possiamo raggiungere questo obiettivo, considerando che le fotocamere rolling shutter espongono ogni fotogramma riga per riga?
 
Questo è ciò che dobbiamo sapere in questo post. Alcune fotocamere rolling shutter sono dotate di una funzione Global Reset Release (GRR) che risolve bene questo problema. Diamo un'occhiata più da vicino di seguito.

Tipi di otturatore comuni

In precedenza, abbiamo esaminato due tipi comuni di otturatore della fotocamera: otturatore globale e rolling shutter. PerMaggiori informazioni sulla differenza, vedere questo articolo.
 
Che cos'è un otturatore globale? La tecnologia Global Shutter consente di esporre contemporaneamente tutti i pixel del sensore di una fotocamera ed è particolarmente efficace per catturare oggetti in rapido movimento o scattare mentre la fotocamera è in movimento, in quanto riduce la sfocatura del movimento e la distorsione dell'immagine. Tuttavia, di solito è più costoso.
 
Cos'è l'otturatore rotante? La tecnologia rolling shutter, d'altra parte, espone i pixel uno per uno, il che può anche portare a quello che è noto come "effetto rolling shutter", che può provocare una distorsione dell'immagine durante l'acquisizione di oggetti in rapido movimento. Tuttavia, le fotocamere rolling shutter sono preferite in molte applicazioni a causa della loro economicità e delle caratteristiche di basso rumore.
 
Quindi, al fine di risolvere i problemi associati all'apertura globale e all'otturatore rotante, mantenendo i vantaggi di entrambi, è stato creato il Global Reset Release Shutter (GRR).

 
Che cos'è la modalità GRR?

Che cos'è un ripristino globale? Il Global Reset Release Shutter (GRR) è una variante del Global e del Rolling Shutter che combina le caratteristiche del Global e del Rolling Shutter ed è progettato per ridurre o eliminare l'effetto rolling shutter mantenendo bassi ed economici livelli di rumore. L'otturatore GRR imita il comportamento dell'otturatore globale durante la fase di esposizione, in cui tutti i pixel iniziano a essere esposti contemporaneamente, ma assomiglia al Rolling Shutter durante la fase di lettura, in cui i dati dei pixel vengono letti riga per riga.
 
Questo meccanismo di comando unico rende l'otturatore GRR particolarmente adatto per scenari applicativi in cui è necessario catturare oggetti in rapido movimento mantenendo i costi sotto controllo. Gli esempi includono l'ispezione visiva industriale, la navigazione dei robot e le applicazioni di imaging ad alta velocità. L'otturatore GRR fornisce immagini più nitide rispetto ai tradizionali rolling shutter, evitando la distorsione dell'immagine causata dall'esposizione riga per riga.

 
Come funziona la modalità GRR?

Il flusso di lavoro della modalità Global Reset Release Shutter (GRR) prevede tre fasi principali: la fase di reset, la fase di integrazione e la fase di lettura.
 
Durante la fase di ripristino, tutte le righe di pixel in modalità GRR vengono ripristinate contemporaneamente, garantendo un'esposizione costante. Ciò riduce la sfocatura del movimento e la distorsione dell'immagine durante l'acquisizione di oggetti in rapido movimento.

 
Nella fase di integrazione, tutte le righe di pixel iniziano a essere esposte contemporaneamente, catturando la luce nella scena. In questa fase, la modalità GRR è simile all'otturatore globale, fornendo alla fotocamera la possibilità di catturare una scena dinamica senza essere influenzata dall'effetto rolling shutter. La fase di lettura, invece, torna alle caratteristiche di una tapparella, dove le righe di pixel vengono lette riga per riga, il che può portare a una luminosità non uniforme, soprattutto tra la parte superiore e inferiore dell'immagine.
 
Per controllare efficacemente la modalità GRR, è possibile fornire un'illuminazione costante durante la fase di integrazione attraverso l'uso di un flash o di una fonte di luce esterna, garantendo così che tutte le righe di pixel siano esposte per lo stesso periodo di tempo. Questo controllo può essere ottenuto tramite pin GPIO o comunicazioni I2C, attivando la sequenza GRR e sincronizzando l'illuminazione. Ad esempio, le telecamere Basler forniscono il parametro ReadoutTimeAbs per aiutare l'utente a determinare il tempo di lettura del sensore, mentreModulo fotocamera Sinoseenfornire un supporto personalizzato per la modalità GRR.

 
Problemi che possono essere riscontrati utilizzando la modalità GRR e relative soluzioni

Sebbene la modalità Global Reset Release Shutter (GRR) offra vantaggi significativi in termini di riduzione al minimo dell'effetto rolling shutter, ci sono alcuni inconvenienti, soprattutto in termini di uniformità della luminosità dell'immagine e controllo dell'esposizione. Per superare questi problemi, possono essere impiegate le seguenti tecniche e strategie 

Utilizzo di un otturatore meccanico esterno

Poiché le righe di pixel in modalità GRR vengono lette con tempi di esposizione diversi, ciò si traduce in una luminosità non uniforme dell'immagine, soprattutto tra la parte superiore e inferiore dell'immagine. Per risolvere questo problema si può utilizzare un otturatore meccanico esterno, che si chiude al termine della fase di integrazione, impedendo un'ulteriore esposizione del sensore da parte della luce ambientale durante la lettura delle righe iniziali. Questo metodo garantisce che il sensore non sia esposto a luce aggiuntiva durante il processo di lettura, mantenendo così una luminosità dell'immagine costante.

 
Soppressione della luce ambientale

Utilizzando il flash durante l'esposizione e assicurandosi che si spenga immediatamente dopo il completamento dell'esposizione, è possibile imitare l'effetto di un otturatore globale e ridurre la luminosità irregolare a causa delle differenze nei tempi di esposizione tra le righe. Questo metodo richiede un controllo preciso dell'attivazione e della disattivazione del flash in modo che corrisponda al tempo di esposizione della modalità GRR.
 
Inoltre, la coerenza dell'esposizione può essere ulteriormente migliorata utilizzando la tecnologia flash sincronizzato ad alta velocità. Questa tecnica consente di sincronizzare gli impulsi del flash con il tempo di esposizione della fotocamera, assicurando che tutte le righe di pixel siano esposte per lo stesso periodo di tempo, riducendo così le differenze di luminosità nell'immagine.

 
Regolazione del software

La luminosità irregolare dovuta alla modalità GRR può anche essere compensata in una certa misura dalla regolazione del software. Analizzando i dati dell'immagine, è possibile identificare e correggere le variazioni di luminosità per migliorare la qualità complessiva dell'immagine.

 
Come faccio a scegliere il giusto tipo di tapparella?

Innanzitutto, considera le caratteristiche di movimento dell'applicazione. Se l'applicazione coinvolge oggetti o fotocamere in movimento ad alta velocità, un otturatore globale può essere la scelta migliore perché espone tutti i pixel contemporaneamente, evitando efficacementeDifferenza tra sfocatura movimento e distorsione dell'immagine. Se la tua applicazione è sensibile ai costi e la sfocatura del movimento non è un grosso problema, l'otturatore lineare potrebbe essere un'opzione conveniente.
 
Per le applicazioni in cui è necessario bilanciare costi e qualità dell'immagine, l'otturatore GRR offre un compromesso. l'otturatore GRR imita il comportamento di un otturatore globale durante l'esposizione, riducendo l'effetto rolling shutter pur mantenendo alcuni dei vantaggi di un rolling shutter. Ciò rende l'otturatore GRR adatto per l'ispezione visiva industriale, la navigazione robotica e le applicazioni di imaging ad alta velocità, soprattutto in scenari in cui è richiesto un controllo preciso dell'illuminazione per ridurre al minimo gli artefatti dell'immagine.
 
Inoltre, è necessario considerare altri fattori del sistema come la frequenza dei fotogrammi, la sensibilità del sensore, le condizioni di illuminazione e le capacità di post-elaborazione. Prendi una decisione completa.
 
In conclusione, spero che questo articolo ti abbia aiutato a capire l'otturatore di rilascio del ripristino globale. Se hai bisogno di un modulo fotocamera con otturatore di ripristino globale personalizzato, non esitare a contattarci, Sinoseen ha molti anni di esperienza nel settore e una vasta gamma di prodotti, siamo sicuri che possiamoFornirti la soluzione di modulo telecamera più adatta.

Domande frequenti

D: In che modo il tipo di otturatore influisce sulla qualità dell'immagine?

R: Gli otturatori globali forniscono immagini prive di distorsioni, i tapparelle possono causare distorsioni dell'immagine e gli otturatori GRR riducono al minimo la distorsione pur rimanendo convenienti.
 
D: In che modo un otturatore GRR riduce l'effetto rolling shutter?

R: L'otturatore GRR riduce la distorsione dell'immagine dovuta all'esposizione riga per riga controllando con precisione l'illuminazione poiché tutti i pixel sono esposti contemporaneamente e la lettura viene eseguita riga per riga.