Cos'è lo scatto GRR? Quali sono i problemi comuni e le soluzioni?

In applicazioni come lo scanning della retina, le telecamere con scatto rolling vengono utilizzate per catturare immagini con ritardi di esposizione bassi al fine di massimizzare l'approssimazione all'occhio umano. In questo caso, la telecamera deve esporre l'intero occhio o la retina in un unico scatto per evitare artefatti dello scatto rolling. Allora, come possiamo fare per ottenere questo, considerando che le telecamere con scatto rolling espongono ogni fotogramma linea per linea?
 
Questo è ciò che dobbiamo sapere in questo post. Alcune telecamere con scatto rolling sono dotate di una funzionalità Global Reset Release (GRR) che risolve molto bene questo problema. Vediamo più da vicino di seguito.

Tipi comuni di scatto

In precedenza, abbiamo esaminato due tipi comuni di scatto delle telecamere: scatto globale e scatto rolling. Per maggiori informazioni sulla differenza , consulta questo articolo.
 
Cos'è un otturatore globale? La tecnologia di otturatore globale consente a tutti i pixel del sensore della telecamera di essere esposti contemporaneamente ed è particolarmente efficace per catturare oggetti in movimento rapido o per scattare mentre la telecamera si muove, poiché riduce il sfarfallio del movimento e le distorsioni dell'immagine. Tuttavia, di solito è più costosa.
 
Cos'è l'otturatore rotolante? La tecnologia di otturatore rotolante, d'altra parte, espone i pixel uno alla volta, il che può anche portare all'effetto noto come “effetto dell'otturatore rotolante”, che può causare distorsioni delle immagini quando si catturano oggetti in movimento rapido. Tuttavia, le telecamere con otturatore rotolante sono preferite in molte applicazioni a causa della loro efficacia economica e delle caratteristiche a basso rumore.
 
Quindi, per risolvere i problemi associati all'otturatore globale e all'otturatore rotolante, mantenendo i vantaggi di entrambi, è stato creato l'Otturatore Globale Reset Rilasciato (GRR).

 
Cos'è la modalità GRR?

Cos'è un reset globale? Il Global Reset Release Shutter (GRR) è una variante degli otturatori Globale e Rotolante che combina le caratteristiche di entrambi gli otturatori ed è progettato per ridurre o eliminare l'effetto dell'otturatore rotolante mantenendo costi contenuti e bassi livelli di rumore. L'otturatore GRR mimica il comportamento dell'otturatore globale durante la fase di esposizione, dove tutti i pixel iniziano a esporre nello stesso momento, ma assomiglia all'otturatore rotolante durante la fase di lettura, dove i dati dei pixel vengono letti linea per linea.
 
Questo meccanismo operativo unico rende l'otturatore GRR particolarmente adatto per scenari applicativi in cui è necessario catturare oggetti in movimento rapido mantenendo sotto controllo i costi. Esempi includono ispezione visiva industriale, navigazione robotica e applicazioni di imaging ad alta velocità. L'otturatore GRR fornisce immagini più nitide rispetto agli otturatori rotolanti tradizionali evitando le distorsioni delle immagini causate dall'esposizione linea per linea.

 
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 reset, tutte le righe di pixel in modalità GRR vengono resettate contemporaneamente, garantendo un'esposizione uniforme. Ciò riduce l'effetto di sfocatura del movimento e le distorsioni dell'immagine quando si catturano oggetti in movimento rapido.

 
Nella fase di integrazione, tutte le righe di pixel iniziano ad essere esposte simultaneamente, catturando la luce nella scena. In questa fase, la modalità GRR è simile allo scatto globale, fornendo alla telecamera la capacità di catturare una scena dinamica senza essere influenzata dall'effetto dello scatto rotolante. La fase di lettura, tuttavia, ritorna alle caratteristiche dello scatto rotolante, dove le righe di pixel vengono lette linea per linea, 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 coerente durante la fase di integrazione utilizzando un flash o una fonte luminosa esterna, garantendo così che tutte le righe di pixel siano esposte per lo stesso periodo di tempo. Questo controllo può essere realizzato 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, mentre Sinoseen camera module forniscono supporto personalizzato per la modalità GRR.

 
Problemi che possono essere incontrati utilizzando la modalità GRR e le relative soluzioni

Sebbene la modalità Scatto con Reset Globale (GRR) offra vantaggi significativi in termini di riduzione dell'effetto rolling shutter, ci sono alcuni svantaggi, soprattutto in termini di uniformità della luminosità dell'immagine e controllo dell'esposizione. Per superare questi problemi, è possibile utilizzare le seguenti tecniche e strategie  

Uso di uno scatto meccanico esterno

Poiché le righe di pixel in modalità GRR vengono lette con tempi di esposizione diversi, ciò comporta una luminosità irregolare dell'immagine, soprattutto tra la parte superiore e inferiore dell'immagine. Per risolvere questo problema, può essere utilizzato un otturatore meccanico esterno, che si chiude alla fine della fase di integrazione, impedendo ulteriori esposizioni del sensore alla luce ambiente durante la lettura delle righe iniziali. Questo metodo garantisce che il sensore non venga esposto a luce aggiuntiva durante il processo di lettura, mantenendo così una luminosità dell'immagine costante.

 
Suppressione della Luce Ambiente

Utilizzando il flash durante l'esposizione e assicurandosi che venga spento immediatamente dopo il completamento dell'esposizione, è possibile simulare l'effetto di uno scatto globale e ridurre la luminosità irregolare causata dalle differenze nei tempi di esposizione tra le righe. Questo metodo richiede un controllo preciso dell'accensione e spegnimento del flash per adattarlo al tempo di esposizione della modalità GRR.
 
Inoltre, la coerenza dell'esposizione può essere migliorata ulteriormente utilizzando la tecnologia di sincronizzazione ad alta velocità del flash. Questa tecnica consente alle impulsi del flash di essere sincronizzati con il tempo di esposizione della fotocamera, garantendo che tutte le righe di pixel siano esposte per lo stesso periodo di tempo, riducendo così le differenze di luminosità nell'immagine.

 
Regolazione Software

La luminosità irregolare causata dalla modalità GRR può essere in parte compensata tramite regolazione software. Analizzando i dati dell'immagine, è possibile identificare e correggere le variazioni di luminosità per migliorare la qualità complessiva dell'immagine.

 
Come procedere per scegliere il tipo di otturatore giusto?

Prima, considera le caratteristiche di movimento dell'applicazione. Se la tua applicazione coinvolge oggetti o telecamere in movimento ad alta velocità, un otturatore globale potrebbe essere la scelta migliore poiché espone tutti i pixel contemporaneamente, evitando efficacemente differenza tra sfuocatura del movimento e distorsione dell'immagine . Se la tua applicazione è sensibile ai costi e il motion blur non è un problema principale, il rolling shutter potrebbe essere un'opzione economica.
 
Per applicazioni in cui costi e qualità dell'immagine devono essere bilanciati, lo scuro GRR offre un compromesso. Lo scuro GRR mimica il comportamento di uno scuro globale durante l'esposizione, riducendo l'effetto del rolling shutter mentre mantiene alcuni dei vantaggi del rolling shutter. Ciò rende lo scuro GRR adatto per applicazioni di ispezione visiva industriale, navigazione robotica e imaging ad alta velocità, specialmente in scenari dove il controllo preciso dell'illuminazione è richiesto per minimizzare gli artefatti delle immagini.
 
Inoltre, altri fattori del sistema come il frame rate, la sensibilità del sensore, le condizioni di illuminazione e le capacità di post-elaborazione dovrebbero essere presi in considerazione. Prendi una decisione complessiva.
 
In conclusione, spero che questo articolo ti abbia aiutato a comprendere l'otturatore di reset globale. Se hai bisogno di un modulo camera con otturatore di reset globale personalizzato, non esitare a contattarci, Sinoseen ha molti anni di esperienza nel settore e una vasta gamma di prodotti, siamo certi che possiamo fornirti la soluzione di modulo camera più adatta .

Domande frequenti

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

R: Gli otturatori globali forniscono immagini senza distorsioni, gli otturatori rolling possono causare distorsioni delle immagini, mentre gli otturatori GRR minimizzano le distorsioni mantenendo un costo contenuto.
 
Q: In che modo un otturatore GRR riduce l'effetto dello shutter rolling?

R: L'otturatore GRR riduce la distorsione delle immagini dovuta all'esposizione riga per riga controllando precisamente l'illuminazione, poiché tutti i pixel vengono esposti contemporaneamente e la lettura avviene riga per riga.