カメラの低照度性能を決定する6つの要素 |最適化する方法は?

照明条件が悪い場所で低照度イメージングを行うには?これは、エンベデッドビジョンアプリケーションを悩ませてきた大きな課題です。低照度で良好な性能を達成することは、さまざまな要因の相互作用に影響されるため、容易ではありません。これまでは、技術が限られていたため、暗い場所で撮影された画像は鮮明ではなく、ノイズやディテールの損失が多かったこともありました。センサーとエンベデッドビジョン技術の発展により、低照度イメージングは優れたソリューションを提供し、夜間でもキャプチャできるようになりました。

この記事では、影響を与える要因を見ていきます低照度性能そして、低照度イメージングが関与する個々のアプリケーション領域。

ローライト性能とは?

低照度性能に影響を与える要因を見る前に、低照度性能とは何かを理解する必要があります。
低照度性能とは、カメラの能力が、画像のノイズを最小限に抑えながら画像の詳細を保持することにより、暗い環境で鮮明な画像を提供する能力です。この性能は、夜間や暗い場所でのイメージングを必要とするビジョンアプリケーションにとって重要です。以下は、低照度対応デバイスを使用した場合と使用しない場合のイメージングの比較です。

カメラの低照度性能に影響を与える要因は何ですか?

カメラの低照度性能に影響を与える主な要因は 6 つあります。

1. 信号対雑音比(SNR)
2. レンズ絞り
3. ピクセルサイズ
4. 感度
5. 環境要因
6. 画像処理アルゴリズム

以下で各要素の詳細を詳しく見てみましょう。

信号対雑音比(SNR)

信号対雑音比(SNR)は、カメラのパフォーマンスの重要な尺度であり、画像内の信号とノイズの比率を反映しています。SNRが高いということは、通常、暗い場所でのノイズが少なく、カメラモジュールがより鮮明な画像を提供できることを意味します。低照度カメラは、ノイズを最小限に抑えることで高いSNRを達成し、画質を向上させるように設計されています。

レンズ絞り

レンズの絞りのサイズによって、センサーに当たる光の量が決まります。絞りが大きければ大きいほど、そこに差し込む光が多くなり、暗い場所での撮影に適しています。そのため、暗い場所では絞りを大きくすることをお勧めします。ただし、開口径が大きくなると被写界深度が浅くなる場合があるため、距離が変動するアプリケーションの場合は、慎重な設計検討が必要です。

ピクセルサイズ

ピクセルは画像を構成する基本単位であり、ピクセル サイズはこれらのピクセル単位の物理的な寸法です。ピクセルサイズが大きいほど、光を受け取る能力が高くなります。より詳細をキャプチャし、暗い場所でのノイズを減らすことができます。ピクセルサイズが大きくなると、収容できるピクセルが少なくなることに注意することが重要です。ミニチュアカメラモジュール、解像度の低下またはセンサーサイズの増加につながります。

感度

感度は、イメージセンサーが入射光を電気信号に変換する能力、つまりカメラが光にどれだけ反応するかを示す指標です。高感度のカメラは、暗い場所でもより多くの画像の詳細をキャプチャできます。これは、低照度カメラの本質的な特徴の1つです。

環境要因

環境の全体的な明るさは、使用可能な画像をキャプチャするカメラの能力に影響します。利用可能な光の色温度は、カメラのホワイトバランスと色再現機能に影響します。同時に、温度が高くなるとノイズが増加し、低照度性能が低下するため、低照度カメラには適切な熱管理ソリューションが必要です。

画像処理アルゴリズム

カメラモジュールのノイズリダクションアルゴリズムは、画像から不要な粒子を除去し、暗い場所で画像の詳細を維持するのに効果的です。HDRは、より広い範囲のトーンをキャプチャし、ハイライトのクリッピングとシャドウ圧縮を防ぎます。

これらの要因は相互に関連しており、低照度条件でのカメラの有効性に影響を与えるために連携して機能します。たとえば、ピクセルサイズが大きく、信号対雑音比が高いカメラは、暗い場所で高品質の画像出力を提供します。一方、レンズの絞り、感度、画像処理アルゴリズムの最適化により、暗い場所でのカメラ性能をさらに向上させることができます。

低照度カメラのパフォーマンスを最適化する方法は?

上記のカメラの低照度性能に影響を与える関連要因を理解したので、ターゲットを絞った最適化を実行して、低照度カメラが最大のパフォーマンスを発揮するようにすることができます。以下は、いくつかの最適化オプションの簡単な紹介です。
レンズの最適化:最大口径の大きいレンズを選択し、光学式手ぶれ補正を追加して、光の焦点を合わせる能力を最大化します。
最適化された画像処理アルゴリズム:高度なノイズリダクション、ダイナミックレンジ最適化、およびその他の画像最適化技術を使用して、暗い環境での画質を向上させます。
環境への配慮:環境照明の条件、色温度、温度を慎重に評価して、最適なカメラ性能を確保します。

現代のエンベデッドビジョンにおける低照度カメラモジュールの応用

低照度カメラは、現在、さまざまなエンベデッドビジョンアプリケーションで広く使用されています。ここでは、カメラの低照度性能に基づく、より一般的で人気のあるアプリケーションのいくつかを簡単に見ていきます。

インテリジェントな交通監視:高度道路交通システムでは、夜間やトンネルなどの光が不十分な暗い場所で、ナンバープレートを識別し、交通を監視するために、低照度カメラモジュールを使用する必要があります。すべての高度道路交通システムが低照度カメラを必要とするわけではありませんが、それでも推奨されます。

産業検査:製造業では、低照度カメラを自動品質検査に使用して、照明が不十分な作業環境でも高い製品基準を確保できます。Sinoseenのナイトビジョンカメラモジュール製品は、究極の低照度性能を維持しながら、高品質のイメージングを提供することができます。

無人 偵察 機：現在、ドローンは人気のあるアプリケーションであり、高性能な低照度カメラモジュールをドローンに搭載することで、夜間の空撮などの監視作業を行うことができます。

SInoseenの低照度ソリューション

SInoseenでは、低照度カメラモジュールを幅広く提供しています。15年にわたるエンベデッドビジョンの経験と専門エンジニアのチームにより、お客様のニーズに最も適した低照度カメラモジュールソリューションを提供できます。もちろん、参考事例もいくつかありますので、興味のある方はご覧になれます。同時に、私たちもすることができますソリューションをカスタマイズするあなたのニーズに応じて、それがあなたの期待を最大限に満たすようにします。