GRRシャッターとは?一般的な問題と解決策は何ですか?

網膜スキャンなどのアプリケーションでは、ローリングシャッターカメラを使用して、人間の目の近似を最大化するために、露出遅延の少ない画像をキャプチャします。この場合、カメラは、ローリングシャッターアーティファクトを避けるために、1回のシャッターで目全体または網膜に露出する必要があります。では、ローリングシャッターカメラが各フレームをラインごとに露出することを考えると、これをどのように達成すればよいのでしょうか。

それが、この投稿で知っておくべきことです。一部のローリングシャッターカメラには、この問題をうまく解決するグローバルリセットリリース(GRR)機能が装備されています。以下で詳しく見てみましょう。

一般的なシャッタータイプ

これまで、一般的なカメラシャッターの種類として、グローバルシャッターとローリングシャッターの2つを見てきました。対して違いの詳細については、こちらの記事を参照してください。

グローバルシャッターとは?グローバルシャッター技術は、カメラのセンサー上のすべてのピクセルを同時に露光することができるため、動きの速い物体を撮影したり、カメラが動いている状態での撮影に特に効果的で、モーションブラーや画像の歪みを軽減します。ただし、通常はよりコストがかかります。

ローリングシャッターとは?一方、ローリングシャッター技術は、ピクセルを1つずつ露出させるため、「ローリングシャッター効果」と呼ばれる現象が発生し、動きの速い物体を撮影する際に画像が歪む可能性があります。それにもかかわらず、ローリングシャッターカメラは、その費用対効果と低ノイズ特性のために、多くのアプリケーションで好まれています。

そこで、グローバルオープンシャッターとローリングシャッターに関連する問題を解決するために、両方の利点を維持しながら、グローバルリセットリリースシャッター(GRR)が作成されました。

GRRモードとは?

グローバルリセットとは何ですか?グローバルリセットリリースシャッター(GRR)は、グローバルシャッターとローリングシャッターの両方の機能を組み合わせたグローバルシャッターとローリングシャッターのバリエーションであり、費用対効果が高く低ノイズレベルを維持しながら、ローリングシャッター効果を低減または排除するように設計されています。GRRシャッターは、すべてのピクセルが同時に露光を開始する露光フェーズ中のグローバルシャッターの動作を模倣していますが、ピクセルデータがラインごとに読み取られる読み取りフェーズ中のローリングシャッターに似ています。

この独自の操作メカニズムにより、GRRシャッターは、コストを抑えながら動きの速い物体をキャプチャする必要があるアプリケーションシナリオに特に適しています。例としては、産業用ビジョン検査、ロボットナビゲーション、高速イメージングアプリケーションなどがあります。GRRシャッターは、従来のローリングシャッターよりも鮮明な画像を提供しながら、ラインごとの露出による画像の歪みを回避します。

GRRモードはどのように機能しますか?

グローバルリセットリリースシャッター(GRR)モードのワークフローには、リセットステージ、統合ステージ、読み出しステージの3つの主要なステージが含まれます。

リセットフェーズでは、GRRモードのすべてのピクセル行が同時にリセットされるため、一貫した露出が保証されます。これにより、動きの速いオブジェクトをキャプチャする際のモーションブラーと画像の歪みが軽減されます。

Integration ステージでは、すべてのピクセル行が同時に露光され始め、シーン内の光がキャプチャされます。この段階では、GRRモードはグローバルシャッターに似ており、カメラはローリングシャッター効果の影響を受けずにダイナミックなシーンをキャプチャできます。ただし、読み出しフェーズは、ピクセルの行がラインごとに読み取られるローリングシャッターの特性に戻り、特に画像の上部と下部の間で輝度が不均一になる可能性があります。

GRRモードを効果的に制御するために、フラッシュまたは外部光源を使用して、統合フェーズ中に一貫した照明を提供できるため、すべてのピクセル行が同じ時間露光されます。この制御は、GPIOピンまたはI2C通信を介して実現でき、GRRシーケンスをトリガーし、照明を同期させます。たとえば、Baslerカメラには、ユーザーがセンサーの読み出し時間を決定するのに役立つReadoutTimeAbsパラメーターが用意されています。SinoseenカメラモジュールカスタマイズされたGRRモードのサポートを提供します。

GRRモードを使用して発生する可能性のある問題とその解決策

グローバルリセットリリースシャッター(GRR)モードは、ローリングシャッター効果を最小限に抑えるという点で大きな利点がありますが、特に画像の明るさの均一性と露出制御の点でいくつかの欠点があります。これらの問題を克服するために、次の手法と戦略を採用できます

外部メカニカルシャッターの使用

GRRモードのピクセルの行は異なる露光時間で読み取られるため、特に画像の上部と下部の間で画像の明るさが不均一になります。この問題を解決するために、外部メカニカルシャッターを使用し、統合フェーズの終了時に閉じて、最初の行の読み取り中にセンサーが周囲光にさらにさらされるのを防ぐことができます。この方法により、読み取りプロセス中にセンサーが追加の光にさらされることがなくなり、一貫した画像の明るさが維持されます。

アンビエントライト抑制

露光中はフラッシュを使用し、露光終了後はすぐにフラッシュをOFFにすることで、グローバルシャッターの効果を模倣し、行間の露光時間の違いによる明るさムラを減らすことができます。この方法では、GRRモードの露光時間に合わせてフラッシュのオンとオフを正確に制御する必要があります。

さらに、高速同期フラッシュ技術を使用することで、露光の一貫性をさらに向上させることができます。この技術により、フラッシュパルスをカメラの露光時間と同期させることができ、すべてのピクセル行が同じ時間露光されることが保証され、画像の明るさの差が減少します。

ソフトウェア調整

GRRモードによる明るさのムラも、ソフトウェアの調整である程度補うことができます。画像データを解析することで、明るさのばらつきを特定・補正することで、画像全体の品質を向上させることができます。

シャッターの種類はどうすればいいですか?

まず、アプリケーションの動作特性について考えます。アプリケーションに高速移動オブジェクトやカメラが含まれる場合、グローバルシャッターはすべてのピクセルを同時に露出し、効果的に回避できるため、最適な選択肢となる可能性がありますモーションブラーと画像歪みの違い.アプリケーションがコストに敏感で、モーションブラーが大きな懸念事項ではない場合、ローリングシャッターは費用対効果の高いオプションになる可能性があります。

コストと画質のバランスをとる必要があるアプリケーションの場合、GRRシャッターは妥協点を提供します。GRRシャッターは、露光中のグローバルシャッターの動作を模倣し、ローリングシャッターの利点の一部を維持しながら、ローリングシャッター効果を低減します。これにより、GRRシャッターは、産業用ビジョン検査、ロボットナビゲーション、高速イメージングアプリケーション、特に画像のアーチファクトを最小限に抑えるために照明の正確な制御が必要なシナリオに適しています。

さらに、フレームレート、センサー感度、照明条件、後処理機能など、システムの他の要素も考慮する必要があります。包括的な決定を下します。

結論として、この記事がグローバルリセットリリースシャッターを理解するのに役立つことを願っています。あなたがカスタマイズされたグローバルリセットリリースシャッターカメラモジュールのための任意のニーズを持っている場合は、お気軽にお問い合わせください、Sinoseenは業界での経験と製品の広い範囲での長年を持っています、我々はできると確信しています最適なカメラモジュールソリューションを提供します.

よくあるご質問

Q:シャッターの種類は画質にどのように影響しますか?

A:グローバルシャッターは歪みのない画像を提供し、ローリングシャッターは画像の歪みを引き起こす可能性があり、GRRシャッターは費用対効果を維持しながら歪みを最小限に抑えます。

Q:GRRシャッターはローリングシャッター効果をどのように軽減しますか?

A:GRRシャッターは、全画素が同時に露光され、ラインごとに読み出されるため、照明を精密に制御することで、ラインごとの露光による画像の歪みを低減します。