Qual è il concetto di base della fusione di pixel e come funziona? quali sono i vantaggi?

La chiarezza e la sensibilità delle immagini sono da sempre un obiettivo comune per gli utenti e gli sviluppatori. Negli ultimi anni, la tecnica del pixel binning è diventata un argomento caldo, che migliora la sensibilità delle fotocamere con piccole dimensioni di pixel in modo unico in modo che immagini di alta qualità possano essere catturate in condizioni di scarsa illuminazione. Mentre il termine pixel merging è più comunemente usato nelle fotocamere degli smartphone, sta anche iniziando a trovare applicazioni nella visione artificiale e nella visione incorporata.

In questo articolo daremo un'occhiata approfondita a come funziona il pixel binning e come può simulare dimensioni di pixel più grandi fondendo i pixel, aumentando così la sensibilità della fotocamera senza aumentare le dimensioni del sensore.

Che ruolo hanno i pixel nella visione incorporata e nelle fotocamere?

Prima di esplorare la tecnologia di raccolta dei pixel, dobbiamo prima capire il ruolo dei pixel nella visione incorporata e nelle fotocamere. I pixel, noti anche come fotorecettori, sono punti fisici sul sensore di una fotocamera che sono responsabili della cattura della luce per formare un'immagine. La dimensione di un pixel è di solito misurata in micron (un milionesimo di micron), e i pixel più piccoli di un micron sono considerati molto piccoli.

I pixel più grandi possono raccogliere più luce di quelli più piccoli, il che è particolarmente importante in ambienti dove la luce è scarsa. Pertanto, per ottenere la qualità dell'immagine desiderata in queste condizioni, di solito tendiamo a scegliere sensori con dimensioni di pixel più grandi. Tuttavia, i pixel più piccoli hanno anche i loro vantaggi in quanto sono in grado di catturare oggetti e dettagli più piccoli. Per esempio, il SNS-USB2160-v1.0-a di Sinoseen2MP compatta piccola dimensione fotocamera USB-ha una dimensione di pixel di 1,4 micron, che è considerato più piccolo, mentre il D694P1-A2-E-a2MP HDR USB camera-ha una dimensione di pixel di 3 micron, che è considerato più grande.

E' qui che sorge il problema. Se volete una fotocamera ad alta risoluzione, la sua dimensione pixel più piccola limita la sensibilità della fotocamera. E se scegliete una fotocamera con pixel più grandi, la dimensione del sensore aumenta di conseguenza. Se la vostra applicazione richiede entrambi i vantaggi di una fotocamera a piccole dimensioni di pixel, come la cattura di oggetti minuscoli mantenendo una buona sensibilità, i metodi tradizionali non sono sufficienti.

Qui entra in gioco il pixel binning. Le fotocamere di imballaggio immagine sono in grado di simulare dimensioni di pixel più grandi senza dover optare per un sensore più grande. Nelle sezioni successive esamineremo questo concetto in modo più dettagliato.

Definizione di fusione di immagini

Cosa significa Binning?Il pixel binning è una tecnica innovativa di elaborazione delle immagini che aumenta efficacemente le dimensioni dei pixel del sensore combinando i segnali elettrici dei pixel vicini, fornendo così una maggiore sensibilità per le fotocamere di piccole dimensioni di pixel.
La tecnologia di pixel binning consente alle fotocamere di emulare pixel di dimensioni maggiori combinando più pixel senza sacrificare la risoluzione. Questa tecnica è una soluzione ideale per le applicazioni di telecamere che cercano di aumentare la sensibilità mantenendo un design miniaturizzato.

Come funziona il pixel binning

La tecnologia di pixel binning è implementata a livello del processore del segnale di immagine attraverso il metodo di demosaicing, che combina le informazioni da quattro pixel vicini in un singolo pixel. Il processo consiste nel combinare una griglia di 2×2, 2×1, 3×3 o 4×4 pixel in un superpixel più grande.

Durante il processo di fusione dei pixel, le informazioni di ogni pixel vengono integrate in un unico pixel grande. Ciò significa che nel caso di una fusione di 4 a 1 o 2 × 2 pixel, ad esempio, la risoluzione effettiva dell'immagine sarà ridotta a 1/4 della risoluzione del sensore; tuttavia, per la maggior parte delle applicazioni di visione incorporata, questo compromesso di risoluzione è accettabile, poiché una certa quantità di risoluzione può spesso essere sacrificataquanti pixel serve una foto- Non lo so.

La chiave per la fusione dei pixel è quanto efficacemente utilizza i progetti di sensori esistenti. Combinando i dati provenienti da pixel vicini, la fotocamera è in grado di migliorare le sue prestazioni sensibili alla luce senza aumentare le dimensioni fisiche del sensore. Questa tecnica è particolarmente utile per applicazioni che richiedono un'elevata sensibilità in uno spazio compatto, come i dispositivi mobili o le fotocamere industriali miniaturizzate.

Inoltre, la fusione di pixel offre flessibilità consentendo agli sviluppatori di scegliere diversi tipi di fusione (ad esempio, 2×2, 3×3, 4×4, ecc.) per trovare la combinazione più adatta di risoluzione e dimensione dei pixel per i requisiti specifici dell'applicazione. Questa flessibilità rende l'integrazione dei pixel ideale per l'implementazione di soluzioni di fotocamera personalizzate.

Vantaggi dell'utilizzo del pixel binning nelle applicazioni di visione incorporata

La tecnologia di raccolta dei pixel offre diversi vantaggi significativi che la rendono uno strumento potente per migliorare le prestazioni dei moduli fotocamera di piccole dimensioni di pixel.

• Sensibilità superiore:Con la fusione dei pixel, la sensibilità della fotocamera è notevolmente migliorata, il che è particolarmente utile nelle applicazioni di visione notturna e in ambienti a scarsa luce. I pixel più grandi catturano più luce, e ciò si traduce in immagini di alta qualità anche in condizioni di scarsa illuminazione.
• flessibilità e personalizzazione:Diversi tipi di fusione di pixel (ad esempio, 2×2, 3×3, 4×4, ecc.) forniscono flessibilità, consentendo agli sviluppatori di scegliere la combinazione più appropriata di risoluzione e dimensione dei pixel per le esigenze di una particolare applicazione. Questo è un enorme vantaggio per gli sviluppatori che devono personalizzare le loro soluzioni per adattarsi a specifici ambienti applicativi.
• Disegni miniaturizzati:Man mano che i sistemi incorporati diventano sempre più piccoli, le fotocamere con capacità di fusione di pixel possono aiutare a limitare le dimensioni della fotocamera ottenendo la sensibilità desiderata. Questo dà agli sviluppatori di prodotti più spazio per ospitare altri componenti hardware nel dispositivo, con conseguente design più compatto.
• Adatti a applicazioni specifiche:Mentre la fusione dei pixel potrebbe non essere sufficiente a giustificare il compromesso di risoluzione in luce intensa, nelle applicazioni in cui è richiesta una maggiore sensibilità, come la sorveglianza della sicurezza, l'astrofotografia o le immagini biomediche, la fusione dei pixel fornisce un significativo aumento delle prestazioni.
• efficienza dei costi:La fusione dei pixel consente di ottenere prestazioni più elevate utilizzando la tecnologia dei sensori esistente senza la necessità di investire in sensori più costosi e più grandi. Ciò lo rende una soluzione conveniente, soprattutto per progetti con budget limitati.

In sintesi, mentre il consolidamento dei pixel potrebbe non essere adatto a tutte le applicazioni della fotocamera, offre significativi vantaggi di prestazioni nelle applicazioni che devono funzionare in condizioni di scarsa illuminazione. La fusione dei pixel è una scelta ideale per le applicazioni di fotocamere che cercano di aumentare la sensibilità mantenendo un design miniaturizzato.

Conclusione

In conclusione, il pixel binning non è solo un mezzo efficace per risolvere i problemi di prestazioni a scarsa illuminazione, ma è anche un fattore importante nel progresso della tecnologia di visione incorporata. Con il continuo progresso della tecnologia, ci si può aspettare di vedere in futuro applicazioni più innovative basate sul pixel binning per migliorare ulteriormente la qualità delle immagini e l'esperienza dell'utente.

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