ピクセルマージの基本的な概念とその仕組みは何ですか?どのような利点がありますか?

画像の鮮明さと感度は、ユーザーと開発者の両方にとって常に共通の目標でした。近年、ピクセルサイズが小さいカメラの感度を独自の方法で向上させる「ピクセルビニング」の技術が話題になっています。これにより、暗い場所でも高品質な画像を撮影することができます。ピクセルマージという用語は、スマートフォンのカメラでより一般的に使用されていますが、マシンビジョンやエンベデッドビジョンでも応用され始めています。

この記事では、ピクセルビニングの仕組みと、ピクセルをマージしてより大きなピクセルサイズをシミュレートし、センサーのサイズを大きくせずにカメラの感度を向上させる方法を詳しく見ていきます。

エンベデッドビジョンやカメラにおいて、ピクセルはどのような役割を果たしているのでしょうか?

ピクセルビニング技術について調べる前に、まず、エンベデッドビジョンとカメラでピクセルが果たす役割を理解する必要があります。ピクセルは、光受容体とも呼ばれ、カメラのセンサー上の物理的な点で、光を捕捉して画像を形成する役割を果たします。ピクセルのサイズは通常、ミクロン(100万分の1ミクロン)で測定され、1ミクロン未満のピクセルは非常に小さいと見なされます。

ピクセルが大きいほど、小さなピクセルよりも多くの光を収集できるため、光が不足している環境では特に重要です。したがって、これらの条件で目的の画質を得るために、通常、ピクセルサイズの大きいセンサーを選択する傾向があります。ただし、ピクセルが小さいと、小さなオブジェクトや詳細をキャプチャできるという利点もあります。例えば、シノセーンのSNS-USB2160-v1.0-a2mpコンパクト小型USBカメラ-ピクセルサイズは1.4ミクロンですは小さいと考えられていますが、D694P1-A2-E-a2mp HDR USBカメラ-ピクセルサイズは3ミクロン、これは大きいと見なされます。

ここで問題が発生します。高解像度のカメラが必要な場合、ピクセルサイズが小さいため、カメラの感度が制限されます。また、ピクセルサイズが大きいカメラを選択すると、それに応じてセンサーサイズが大きくなります。アプリケーションが小さなピクセルサイズのカメラの両方の利点を必要とする場合、たとえば、小さなオブジェクトをキャプチャしながら優れた感度を得るなど、従来の方法では不十分です。

ここで、ピクセルビニングの出番です。画像ビニングカメラは、より大きなセンサーを選択しなくても、より大きなピクセルサイズをシミュレートできます。次のセクションでは、この概念について詳しく説明します。

画像マージの定義

ビニングの意味とは?ピクセルビニングは、隣接するピクセルの電気信号を組み合わせてセンサーピクセルのサイズを効果的に拡大し、小さなピクセルサイズのカメラの感度を向上させる革新的な画像処理技術です。
その中核となるピクセルビニングテクノロジーにより、カメラは解像度を犠牲にすることなく複数のピクセルを組み合わせることで、より大きなピクセルサイズをエミュレートできます。この技術は、小型化された設計を維持しながら感度を向上させようとするカメラアプリケーションにとって理想的なソリューションです。

ピクセルビニングの仕組み

ピクセルビニング技術は、隣接する4つのピクセルからの情報を1つのピクセルに結合するデモザイク処理の方法を通じて、画像信号プロセッサレベルで実装されます。このプロセスでは、2×2、2×1、3×3、または4×4ピクセルのグリッドをより大きな「スーパーピクセル」に結合します。

ピクセルのマージ プロセスでは、各ピクセルの情報が 1 つの大きなピクセルに統合されます。これは、たとえば、4対1または2×2ピクセルのマージの場合、画像の有効解像度がセンサーの解像度の1/4に低下することを意味します。しかし、ほとんどのエンベデッドビジョンアプリケーションでは、低照度環境で画像をキャプチャする際には、画質を向上させるために一定量の解像度を犠牲にすることが多いため、この解像度のトレードオフは許容範囲です。見つけてください写真に必要なピクセル数.

ピクセルマージの鍵は、既存のセンサー設計をいかに効果的に活用するかです。隣接するピクセルからのデータを組み合わせることで、カメラはセンサーの物理的なサイズを大きくすることなく、光感度性能を向上させることができます。この手法は、モバイルデバイスや小型化された産業用カメラなど、コンパクトなスペースで高感度を必要とするアプリケーションに特に役立ちます。

さらに、ピクセルマージは、開発者がさまざまなマージタイプ(2×2、3×3、4×4など)を選択して、特定のアプリケーション要件に最適な解像度とピクセルサイズの組み合わせを見つけることができるため、柔軟性を提供します。この柔軟性により、ピクセルマージはカスタマイズされたカメラソリューションの実装に理想的です。

エンベデッドビジョンアプリケーションでピクセルビニングを使用する利点

ピクセルビニングテクノロジーには、小さなピクセルサイズのカメラモジュールのパフォーマンスを向上させるための強力なツールとなるいくつかの重要な利点があります。

• より高い感度:ピクセルをマージすることで、カメラの感度が大幅に向上し、暗視アプリケーションや暗い環境で特に役立ちます。ピクセルが大きいほど、より多くの光を取り込むことができるため、暗い場所でも高品質の画像が得られます。
• 柔軟性とカスタマイズ性:さまざまなピクセルマージタイプ(2×2、3×3、4×4など)は柔軟性を提供し、開発者は特定のアプリケーションのニーズに最適な解像度とピクセルサイズの組み合わせを選択できます。これは、特定のアプリケーション環境に合わせてカメラソリューションをカスタマイズする必要がある開発者にとって大きな利点です。
• 小型設計:組み込みシステムがますます小さくなるにつれて、ピクセルマージ機能を備えたカメラは、カメラのサイズを制限しながら、目的の感度を達成するのに役立ちます。これにより、製品開発者はデバイス内の他のハードウェアコンポーネントを収容するスペースが増え、よりコンパクトな設計が可能になります。
• 特定のアプリケーションに適しています:ピクセルマージは、明るい光の下での解像度のトレードオフを正当化するには十分ではないかもしれませんが、セキュリティ監視、天体写真、生物医学イメージングなど、感度の向上が必要なアプリケーションでは、ピクセルマージはパフォーマンスを大幅に向上させます。
• コスト効率:ピクセルマージにより、より高価で大型のセンサーに投資することなく、既存のセンサー技術を使用してより高いパフォーマンスを実現できます。これにより、特に予算が限られているプロジェクトにとって、費用対効果の高いソリューションになります。

要約すると、ピクセル統合はすべてのカメラアプリケーションに適しているわけではありませんが、暗い場所での動作が必要なアプリケーションでは、パフォーマンスが大幅に向上します。ピクセルマージは、小型化されたデザインを維持しながら感度を向上させようとするカメラアプリケーションにとって理想的な選択肢です。

結論

結論として、ピクセルビニングは、低照度性能の問題を解決する効果的な手段であるだけでなく、組み込みビジョン技術の進歩における重要な要素でもあります。テクノロジーが進歩し続けるにつれて、将来的にはピクセルビニングに基づく革新的なアプリケーションがさらに登場し、画質とユーザーエクスペリエンスがさらに向上することが期待できます。

シノセン、として組み込みカメラモジュールのメーカーは、この分野で 14 年以上の経験を持ち、高解像度、カラーフィルターレスアレイ、小さなピクセルサイズなどの機能を含む製品を提供しています。デジタル顕微鏡、自動ナンバープレート認識、品質検査などのアプリケーションに最適です。

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