Che cos'è la fotocamera ad alto frame rate? Perché importante e come scegliere?

La continua crescita della visione integrata ha aumentato la necessità di telecamere ad alto frame rate. Sebbene i frame rate comuni delle telecamere da 30 a 60 FPS siano sufficienti per la maggior parte delle applicazioni di visione embedded, non è escluso che le singole applicazioni richiedano frame rate elevati superiori a 400 FPS.

Per catturare chiaramente oggetti in rapido movimento, dobbiamo utilizzare fotocamere ad alto frame rate. In questo articolo, esamineremo le caratteristiche e le basi delle fotocamere ad alto frame rate.

Che cos'è esattamente una fotocamera ad alto frame rate?

Le telecamere ad alto frame rate utilizzano sensori più avanzati e sono in grado di catturare immagini o video di oggetti in rapido movimento a centinaia o addirittura migliaia di fotogrammi in un breve periodo di tempo rispetto alle normali fotocamere. Allo stesso tempo, dobbiamo trovare un equilibrio tra risoluzione dell'immagine e frequenza dei fotogrammi. Una risoluzione più elevata fornisce immagini più dettagliate, ma può ridurre la frequenza dei fotogrammi; Al contrario, un frame rate elevato cattura movimenti più fluidi ma può sacrificare alcuni dettagli dell'immagine.

Quindi, cos'è un frame rate elevato per una fotocamera? Non esiste una definizione standard per questo. Applicazioni diverse hanno definizioni diverse di frame rate elevato. Nella visione embedded, se si utilizzano risoluzioni 4K e superiori, anche 30FPS può essere definito come un frame rate elevato. Allo stesso modo, in Full HD, da 60 a 120 FPS può essere definito come un frame rate elevato.

Come funziona una fotocamera ad alto frame rate?

Al centro del funzionamento di una fotocamera ad alto frame rate c'è la sua capacità di catturare immagini a una velocità molto più veloce rispetto ai 30 FPS circa di una normale fotocamera. Questa capacità è importante nelle scene in cui è necessario catturare oggetti in rapido movimento. Il flusso di lavoro generale è il seguente:

• Acquisizione immagine:Le telecamere ad alto frame rate utilizzano sensori di imaging avanzati con velocità di lettura estremamente elevate per acquisire grandi quantità di dati di immagine in un breve periodo di tempo.
• Elaborazione di immagini:I dati delle immagini acquisite vengono elaborati rapidamente e con latenza ridotta attraverso sofisticati algoritmi di elaborazione delle immagini.
• Microprocessore:I potenti microprocessori supportano queste telecamere per funzionare a frame rate elevati durante l'elaborazione di grandi quantità di dati di immagine.
• Risoluzione ridotta:Al fine di ottenere frame rate elevati, queste telecamere spesso riducono la risoluzione dell'immagine aumentando il frame rate, bilanciando così la relazione tra qualità dell'immagine e frame rate.

Perché le fotocamere ad alto frame rate sono così importanti?

Le persone esperte dovrebbero sapere che l'utilizzo di una fotocamera a basso frame rate per catturare oggetti in movimento ad alta velocità può far apparire l'immagine sfocata o distorta. Pertanto, è estremamente importante utilizzareFotocamere ad alto frame rateper acquisire oggetti in rapido movimento in applicazioni di visione integrate in cui la precisione dell'immagine è fondamentale. Questo riduce la discrepanza tra l'immagine e la realtà. Ad esempio, per le applicazioni basate sull'ispezione, una telecamera ad alta frequenza di fotogrammi è in grado di riconoscere immediatamente disallineamenti, difetti e altri problemi con un oggetto e quindi rispondere rapidamente per risolverli, mantenendo una qualità costante nella produzione.

Maggiore è la frequenza dei fotogrammi, maggiore è il numero di immagini acquisite al secondo, quindi c'è meno potenziale di sfocatura. Il giusto tempo di esposizione è uno dei fattori per ottenere un frame rate elevato; Più lunga è l'esposizione, più sfocata potrebbe essere l'immagine.

Cosa devo tenere a mente quando scelgo una fotocamera ad alto frame rate?

Quando scegliamo una fotocamera ad alto frame rate, dobbiamo considerare vari aspetti come la risoluzione, il frame rate, la sensibilità e la gamma dinamica e la connettività.

Risoluzione:influisce sui dettagli dell'immagine. L'alta risoluzione può andare a scapito della frequenza dei fotogrammi. È necessario bilanciare risoluzione e frame rate in base alle proprie esigenze per garantire dettagli e velocità di acquisizione allo stesso tempo.

Frequenza fotogrammi:Determina il numero di immagini acquisite al secondo. È necessario scegliere il frame rate corretto in base alla velocità con cui l'oggetto si muove e al livello di dettaglio richiesto.

Sensibilità e gamma dinamica:La sensibilità e la gamma dinamica sono misure della capacità della fotocamera di acquisire immagini in diverse condizioni di illuminazione. Le telecamere ad alta sensibilità sono in grado di catturare immagini più nitide in condizioni di scarsa illuminazione. Le telecamere ad alta gamma dinamica sono in grado di gestire meglio le scene ad alto contrasto

Connettività:Le telecamere con frame rate elevato in genere producono grandi quantità di dati. La connettività efficiente garantisce un trasferimento dati rapido e stabile. I protocolli di trasferimento dati più comuni includono GigE Vision, USB3 Vision e MIPI.

Quali aree richiedono l'uso di telecamere ad alto frame rate?

Analisi sportiva: nel campo sportivo, le telecamere ad alta frequenza di fotogrammi possono catturare ogni movimento di un atleta per un'analisi dettagliata. Questo non solo aiuta gli atleti ad allenarsi, ma aiuta anche gli arbitri a prendere decisioni ragionevoli sul comportamento degli atleti.

Automazione industriale:Nell'automazione industriale, le telecamere ad alto frame rate vengono utilizzate per il posizionamento preciso degli oggetti, la misurazione e il rilevamento dei difetti. Catturando gli oggetti in rapido movimento sulla linea di produzione, individuano e smaltiscono i prodotti non conformi per garantire la qualità e la produttività del prodotto.

Visione industriale:Per la visione industriale che richiede un feedback in tempo reale, l'accuratezza dell'immagine è importante. Le telecamere ad alto frame rate possono fornire dati di immagine rapidi e accurati per aiutare i robot a funzionare meglio e con precisione.

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