픽셀 병합의 기본 개념은 무엇이며 어떻게 작동합니까? 어떤 장점이 있습니까?

이미지 선명도와 감도는 항상 사용자와 개발자 모두에게 공통된 목표였습니다. 최근에는 '픽셀 비닝(pixel binning)' 기법이 화제가 되고 있는데, 이는 픽셀 크기가 작은 카메라의 감도를 독특한 방식으로 향상시켜 저조도 조건에서도 고화질의 이미지를 캡처할 수 있게 해줍니다. 픽셀 병합이라는 용어는 스마트폰 카메라에서 더 일반적으로 사용되지만, 머신 비전과 임베디드 비전에서도 응용 분야를 찾기 시작했습니다.

이 기사에서는 픽셀 비닝이 작동하는 방식과 픽셀을 병합하여 더 큰 픽셀 크기를 시뮬레이션하여 센서 크기를 늘리지 않고 카메라의 감도를 높이는 방법에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

임베디드 비전과 카메라에서 픽셀은 어떤 역할을 할까요?

픽셀 비닝 기술을 탐구하기 전에 먼저 임베디드 비전 및 카메라에서 픽셀이 수행하는 역할을 이해해야 합니다. 광수용체(photoreceptor)라고도 하는 픽셀은 빛을 포착하여 이미지를 형성하는 역할을 하는 카메라 센서의 물리적 지점입니다. 픽셀의 크기는 일반적으로 미크론(미크론의 100만분의 1)으로 측정되며 1미크론보다 작은 픽셀은 매우 작은 것으로 간주됩니다.

큰 픽셀은 작은 픽셀보다 더 많은 빛을 모을 수 있으며, 이는 빛이 부족한 환경에서 특히 중요합니다. 따라서 이러한 조건에서 원하는 이미지 품질을 얻기 위해 일반적으로 픽셀 크기가 더 큰 센서를 선택하는 경향이 있습니다. 그러나 더 작은 픽셀은 더 작은 물체와 세부 사항을 캡처할 수 있다는 장점도 있습니다. 예를 들어 Sinoseen의 SNS-USB2160-v1.0-a2mp 소형 소형 USB 카메라 - 픽셀 크기가 1.4미크론입니다., 더 작은 것으로 간주되는 반면 D694P1-A2-E-a2mp HDR USB 카메라 - 픽셀 크기가 3미크론입니다., 더 큰 것으로 간주됩니다.

이때 문제가 발생합니다. 고해상도 카메라를 원하면 픽셀 크기가 작아 카메라의 감도가 제한됩니다. 그리고 픽셀 크기가 더 큰 카메라를 선택하면 센서 크기도 그에 따라 증가합니다. 응용 분야에 작은 픽셀 크기 카메라의 두 가지 이점(예: 우수한 감도를 유지하면서 작은 물체를 캡처하는 것)이 모두 필요한 경우 기존 방법으로는 충분하지 않습니다.

여기에서 픽셀 비닝이 작동합니다. 이미지 비닝 카메라는 더 큰 센서를 선택하지 않고도 더 큰 픽셀 크기를 시뮬레이션할 수 있습니다. 다음 섹션에서는 이 개념에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

이미지 병합의 정의

비닝은 무엇을 의미합니까?픽셀 비닝은 인접 픽셀의 전기 신호를 결합하여 센서 픽셀의 크기를 효과적으로 늘리는 혁신적인 이미지 처리 기술로, 작은 픽셀 크기 카메라에 향상된 감도를 제공합니다.
픽셀 비닝 기술의 핵심은 카메라가 해상도 저하 없이 여러 픽셀을 결합하여 더 큰 픽셀 크기를 에뮬레이트할 수 있도록 하는 것입니다. 이 기술은 소형 설계를 유지하면서 감도를 높이려는 카메라 애플리케이션에 이상적인 솔루션입니다.

Pixel Binning 작동 방식

픽셀 비닝 기술은 4개의 인접 픽셀의 정보를 단일 픽셀로 결합하는 디모자이킹 방법을 통해 이미지 신호 프로세서 수준에서 구현됩니다. 이 프로세스에는 2×2, 2×1, 3×3 또는 4×4 픽셀의 그리드를 더 큰 "수퍼 픽셀"로 결합하는 작업이 포함됩니다.

픽셀 병합 과정에서 각 픽셀의 정보는 하나의 큰 픽셀로 통합됩니다. 이는 예를 들어 4-to-1 또는 2×2 픽셀 병합의 경우 이미지의 유효 해상도가 센서 해상도의 1/4로 감소한다는 것을 의미합니다. 그러나 대부분의 임베디드 비전 어플리케이션의 경우, 저조도 환경에서 이미지를 캡처할 때 더 나은 이미지 품질을 위해 일정량의 해상도가 희생될 수 있기 때문에 이러한 해상도 트레이드오프가 허용됩니다. 알아 봐사진에 필요한 픽셀 수.

픽셀 병합의 핵심은 기존 센서 설계를 얼마나 효과적으로 활용하느냐에 달려 있습니다. 인접 픽셀의 데이터를 결합함으로써 카메라는 센서의 물리적 크기를 늘리지 않고도 감광성 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이 기술은 모바일 장치 또는 소형 산업용 카메라와 같이 좁은 공간에서 높은 감도가 필요한 응용 분야에 특히 유용합니다.

또한 픽셀 병합은 개발자가 다양한 병합 유형(예: 2×2, 3×3, 4×4 등)을 선택하여 특정 애플리케이션 요구 사항에 가장 적합한 해상도와 픽셀 크기 조합을 찾을 수 있도록 함으로써 유연성을 제공합니다. 이러한 유연성으로 인해 픽셀 병합은 맞춤형 카메라 솔루션을 구현하는 데 이상적입니다.

임베디드 비전 애플리케이션에서 픽셀 비닝(pixel binning) 사용의 이점

픽셀 비닝 기술은 작은 픽셀 크기 카메라 모듈의 성능을 개선하기 위한 강력한 도구가 되는 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다.

• 더 높은 감도:픽셀을 병합하면 카메라의 감도가 크게 향상되어 야간 투시경 애플리케이션과 저조도 환경에서 특히 유용합니다. 픽셀이 클수록 더 많은 빛을 포착하여 저조도 조건에서도 고품질 이미지를 얻을 수 있습니다.
• 유연성 및 사용자 정의:다양한 픽셀 병합 유형(예: 2×2, 3×3, 4×4 등)은 유연성을 제공하여 개발자가 특정 애플리케이션의 요구 사항에 가장 적합한 해상도와 픽셀 크기 조합을 선택할 수 있도록 합니다. 이는 특정 애플리케이션 환경에 맞게 카메라 솔루션을 사용자 정의해야 하는 개발자에게 큰 이점입니다.
• 소형화된 디자인:임베디드 시스템이 점점 더 작아짐에 따라 픽셀 병합 기능이 있는 카메라는 원하는 감도를 달성하면서 카메라 크기를 제한하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이를 통해 제품 개발자는 장치의 다른 하드웨어 구성 요소를 수용할 수 있는 더 많은 공간을 확보하여 보다 컴팩트한 디자인을 만들 수 있습니다.
• 특정 응용 분야에 적합:픽셀 병합은 밝은 조명에서 해상도 절충을 정당화하기에 충분하지 않을 수 있지만 보안 감시, 천체 사진 또는 생체 의학 이미징과 같이 향상된 감도가 필요한 응용 분야에서는 픽셀 병합이 상당한 성능 향상을 제공합니다.
• 비용 효율성:픽셀 병합을 사용하면 더 비싸고 더 큰 센서에 투자할 필요 없이 기존 센서 기술을 사용하여 더 높은 성능을 달성할 수 있습니다. 따라서 특히 예산이 제한된 프로젝트의 경우 비용 효율적인 솔루션입니다.

요약하자면, 픽셀 통합이 모든 카메라 애플리케이션에 적합하지는 않을 수 있지만, 저조도 조건에서 작동해야 하는 애플리케이션에서는 상당한 성능 이점을 제공합니다. 픽셀 병합은 소형화된 디자인을 유지하면서 감도를 높이려는 카메라 애플리케이션에 이상적인 선택입니다.

결론

결론적으로, 픽셀 비닝은 저조도 성능 문제를 해결하는 효과적인 수단일 뿐만 아니라 임베디드 비전 기술의 발전에 중요한 요소입니다. 기술이 계속 발전함에 따라 앞으로 픽셀 비닝을 기반으로 하는 더 혁신적인 응용 프로그램을 볼 수 있어 이미지 품질과 사용자 경험을 더욱 개선할 수 있을 것으로 기대할 수 있습니다.

Sinoseen, as임베디드 카메라 모듈 제조업체는 이 분야에서 14년 이상의 경험을 가지고 있으며 고해상도, 컬러 필터가 없는 어레이 및 작은 픽셀 크기와 같은 기능을 포함하는 제품을 보유하고 있습니다. 디지털 현미경 검사, 자동 번호판 인식 및 품질 검사와 같은 응용 분야에 이상적입니다.

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