Cos'è una fotocamera ad alta frequenza di immagini? perché è importante e come scegliere?

La continua crescita della visione integrata ha aumentato la necessità di telecamere con frame rate elevato. Mentre frame rate comuni delle telecamere da 30 a 60 FPS sono sufficienti per la maggior parte delle applicazioni di visione integrata, non è escluso che singole applicazioni richiedano frame rate elevati superiori a 400 FPS.

Per catturare chiaramente oggetti in rapido movimento, dobbiamo usare telecamere ad alta frequenza di fotogrammi. In questo articolo, esamineremo le caratteristiche e le basi delle telecamere ad alta frequenza di fotogrammi.

Cos'è esattamente una telecamera con frame rate elevato?

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

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

Come funziona una telecamera con frame rate elevato?

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

• acquisizione dell'immagine:Le telecamere ad alta frequenza di fotogrammi utilizzano sensori di imaging avanzati con velocità di lettura estremamente elevate per acquisire grandi quantità di dati di immagini in un breve lasso di tempo.
• Elaborazione delle immagini:I dati delle immagini acquisite vengono elaborati rapidamente e con latenza ridotta tramite sofisticati algoritmi di elaborazione delle immagini.
• Microprocessore:I potenti microprocessori consentono a queste telecamere di funzionare a frame rate elevati durante l'elaborazione di grandi quantità di dati di immagini.
• Risoluzione ridotta:Per raggiungere frame rate elevati, queste telecamere spesso riducono la risoluzione dell'immagine aumentando il frame rate, bilanciando così il rapporto tra qualità dell'immagine e frame rate.

Perché le telecamere con frame rate elevato sono così importanti?

Le persone esperte dovrebbero sapere che usare una telecamera con bassa frequenza di fotogrammi per catturare oggetti in movimento ad alta velocità può far apparire l'immagine sfocata o distorta. Pertanto, è estremamente importante usaretelecamere ad alta frequenza di fotogrammiper catturare oggetti in rapido movimento in applicazioni di visione embedded in cui la precisione dell'immagine è fondamentale. Ciò riduce la discrepanza tra l'immagine e la realtà. Ad esempio, per applicazioni basate sull'ispezione, una telecamera con frame rate elevato può riconoscere immediatamente disallineamenti, difetti e altri problemi con un oggetto e quindi rispondere rapidamente per risolverli, mantenendo una qualità costante nella produzione.

Maggiore è il frame rate, più immagini vengono catturate al secondo, quindi c'è meno possibilità di sfocatura. Il tempo di esposizione corretto 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 telecamera con frame rate elevato?

Quando scegliamo una telecamera con un frame rate elevato, dobbiamo considerare vari aspetti, come risoluzione, frame rate, sensibilità, gamma dinamica e connettività.

Risoluzione:influisce sui dettagli dell'immagine. L'alta risoluzione può andare a discapito del frame rate. Devi bilanciare risoluzione e frame rate in base alle tue esigenze per garantire dettagli e velocità di cattura allo stesso tempo.

Frequenza dei fotogrammi:determina il numero di immagini catturate al secondo. Devi scegliere il frame rate corretto in base alla velocità a cui si muove l'oggetto e al livello di dettaglio richiesto.

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

connettività:Le telecamere ad alta frequenza di fotogrammi in genere producono grandi quantità di dati. Una connettività efficiente assicura un trasferimento dati veloce e stabile. I protocolli di trasferimento dati comuni includono GigE Vision, USB3 Vision e MIPI.

In quali aree è necessario l'uso di telecamere con frame rate elevato?

Analisi sportiva: nel campo sportivo, le telecamere ad alta frequenza di fotogrammi possono catturare ogni movimento di un atleta per un'analisi dettagliata. Ciò 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 alta frequenza di fotogrammi vengono utilizzate per il posizionamento preciso degli oggetti, la misurazione e il rilevamento dei difetti. Catturando 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 artificiale:Per la visione artificiale che richiede un feedback in tempo reale, la precisione delle immagini è importante. Le telecamere ad alta frequenza di fotogrammi possono fornire dati di immagini rapidi e precisi per aiutare i robot a funzionare meglio e con precisione.

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