Apakah konsep asas penggabungan piksel dan bagaimana ia berfungsi? apakah kelebihan?

Kejelasan imej dan kepekaan sentiasa menjadi matlamat bersama bagi pengguna dan pemaju. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, teknik "pixel binning" telah menjadi topik hangat, yang meningkatkan kepekaan kamera dengan saiz piksel kecil dengan cara yang unik supaya imej berkualiti tinggi dapat dirakam dalam keadaan cahaya rendah. Walaupun istilah penggabungan piksel lebih biasa digunakan dalam kamera telefon pintar, ia juga mula menemui aplikasi dalam visi mesin dan visi terbenam.

Dalam artikel ini, kita akan melihat dengan mendalam bagaimana pixel binning berfungsi dan bagaimana ia dapat mensimulasikan saiz piksel yang lebih besar dengan menggabungkan piksel, dengan itu meningkatkan kepekaan kamera tanpa meningkatkan saiz sensor.

Apakah peranan piksel dalam visi terbenam dan kamera?

Sebelum meneroka teknologi penggabungan piksel, kita mesti terlebih dahulu memahami peranan piksel dalam visi terbenam dan kamera. Piksel, juga dikenali sebagai fotoreseptor, adalah titik fizikal pada sensor kamera yang bertanggungjawab untuk menangkap cahaya untuk membentuk imej. Saiz piksel biasanya diukur dalam mikron (satu juta daripada mikron), dan piksel yang lebih kecil daripada satu mikron dianggap sangat kecil.

Piksel yang lebih besar dapat mengumpul lebih banyak cahaya daripada yang lebih kecil, yang sangat penting dalam persekitaran di mana cahaya adalah terhad. Oleh itu, untuk mendapatkan kualiti imej yang diingini dalam keadaan ini, kita biasanya cenderung untuk memilih sensor dengan saiz piksel yang lebih besar. Walau bagaimanapun, piksel yang lebih kecil juga mempunyai kelebihan kerana mereka dapat menangkap objek dan butiran yang lebih kecil. Sebagai contoh, kamera USB kompak kecil 2mp Sinoseen's SNS-USB2160-v1.0-asaiz piksel adalah 1.4 mikron, yang dianggap lebih kecil, manakala kamera USB HDR 2mp D694P1-A2-E-asaiz piksel adalah 3 mikron, yang dianggap lebih besar.

Ini adalah ketika masalah timbul. Jika anda mahukan kamera resolusi tinggi, saiz pikselnya yang lebih kecil, mengehadkan kepekaan kamera. Dan jika anda memilih kamera dengan saiz piksel yang lebih besar, saiz sensor meningkat dengan sewajarnya. Jika aplikasi anda memerlukan kedua-dua manfaat kamera saiz piksel kecil, seperti menangkap objek kecil sambil masih mendapatkan kepekaan yang baik, kaedah tradisional tidak mencukupi.

Di sinilah penggabungan piksel berperanan. Kamera penggabungan imej mampu mensimulasikan saiz piksel yang lebih besar tanpa memilih sensor yang lebih besar. Dalam bahagian seterusnya, kita akan melihat konsep ini dengan lebih terperinci.

Definisi Penggabungan Imej

apa maksud penggabungan?Penggabungan piksel adalah teknik pemprosesan imej yang inovatif yang secara berkesan meningkatkan saiz piksel sensor dengan menggabungkan isyarat elektrik piksel bersebelahan, dengan itu memberikan kepekaan yang lebih baik untuk kamera saiz piksel kecil.
Pada intinya, teknologi pixel binning membolehkan kamera untuk meniru saiz pixel yang lebih besar dengan menggabungkan beberapa pixel tanpa mengorbankan resolusi. Teknik ini adalah penyelesaian ideal untuk aplikasi kamera yang ingin meningkatkan kepekaan sambil mengekalkan reka bentuk yang miniatur.

Bagaimana Pixel Binning Berfungsi

Teknologi pixel binning dilaksanakan di peringkat pemproses isyarat imej melalui kaedah demosaicing, yang menggabungkan maklumat dari empat pixel jiran menjadi satu pixel. Proses ini melibatkan penggabungan grid 2×2, 2×1, 3×3 atau 4×4 pixel menjadi “superpixel” yang lebih besar.

Semasa proses penggabungan piksel, maklumat setiap piksel digabungkan menjadi satu piksel besar. Ini bermakna bahawa dalam kes penggabungan piksel 4-ke-1 atau 2×2, sebagai contoh, resolusi efektif imej akan dikurangkan kepada 1\/4 daripada resolusi sensor; walau bagaimanapun, untuk kebanyakan aplikasi penglihatan terbenam, pertukaran resolusi ini boleh diterima, kerana sejumlah resolusi tertentu sering boleh dikorbankan untuk kualiti imej yang lebih baik semasa menangkap imej dalam persekitaran cahaya rendah. Cari tahuberapa banyak piksel yang diperlukan untuk sebuah foto.

Kunci kepada penggabungan piksel adalah seberapa berkesan ia memanfaatkan reka bentuk sensor yang sedia ada. Dengan menggabungkan data dari piksel jiran, kamera dapat meningkatkan prestasi sensitif cahaya tanpa meningkatkan saiz fizikal sensor. Teknik ini sangat berharga untuk aplikasi yang memerlukan kepekaan tinggi dalam ruang yang padat, seperti dalam peranti mudah alih atau kamera industri miniatur.

Selain itu, penggabungan piksel memberikan fleksibiliti dengan membenarkan pemaju memilih jenis penggabungan yang berbeza (contohnya, 2×2, 3×3, 4×4, dan lain-lain) untuk mencari kombinasi yang paling sesuai antara resolusi dan saiz piksel untuk keperluan aplikasi tertentu. Fleksibiliti ini menjadikan penggabungan piksel ideal untuk melaksanakan penyelesaian kamera yang disesuaikan.

Manfaat menggunakan penggabungan piksel dalam aplikasi visi terbenam

Teknologi penggabungan piksel menawarkan beberapa kelebihan yang ketara yang menjadikannya alat yang berkuasa untuk meningkatkan prestasi modul kamera dengan saiz piksel kecil.

• Kepekaan yang lebih tinggi:Dengan menggabungkan piksel, kepekaan kamera meningkat dengan ketara, yang sangat berguna dalam aplikasi penglihatan malam dan persekitaran cahaya rendah. Piksel yang lebih besar menangkap lebih banyak cahaya, menghasilkan imej berkualiti tinggi walaupun dalam keadaan cahaya rendah.
• fleksibiliti dan penyesuaian:Pelbagai jenis penggabungan piksel (contohnya, 2×2, 3×3, 4×4, dan lain-lain) memberikan fleksibiliti, membolehkan pemaju memilih kombinasi resolusi dan saiz piksel yang paling sesuai untuk keperluan aplikasi tertentu. Ini adalah kelebihan besar bagi pemaju yang perlu menyesuaikan penyelesaian kamera mereka untuk memenuhi persekitaran aplikasi tertentu.
• Reka Bentuk Miniatur:Apabila sistem terbenam menjadi semakin kecil, kamera dengan keupayaan penggabungan piksel dapat membantu mengehadkan saiz kamera sambil mencapai kepekaan yang diingini. Ini memberikan pemaju produk lebih banyak ruang untuk menampung komponen perkakasan lain dalam peranti, menghasilkan reka bentuk yang lebih padat.
• Sesuai untuk aplikasi tertentu:Walaupun penggabungan piksel mungkin tidak mencukupi untuk membenarkan pertukaran resolusi dalam cahaya terang, dalam aplikasi di mana kepekaan yang lebih tinggi diperlukan, seperti pengawasan keselamatan, astrofotografi, atau pengimejan bioperubatan, penggabungan piksel memberikan peningkatan prestasi yang ketara.
• kecekapan kos:Penggabungan piksel membolehkan prestasi yang lebih tinggi dicapai menggunakan teknologi sensor sedia ada tanpa perlu melabur dalam sensor yang lebih mahal dan lebih besar. Ini menjadikannya penyelesaian yang kos efektif, terutamanya untuk projek dengan bajet terhad.

Secara ringkas, walaupun penggabungan piksel mungkin tidak sesuai untuk semua aplikasi kamera, ia menawarkan manfaat prestasi yang ketara dalam aplikasi yang perlu beroperasi dalam keadaan cahaya rendah. Penggabungan piksel adalah pilihan ideal untuk aplikasi kamera yang ingin meningkatkan kepekaan sambil mengekalkan reka bentuk yang miniatur.

Kesimpulan

Kesimpulannya, penggabungan piksel bukan sahaja merupakan cara yang berkesan untuk menyelesaikan masalah prestasi dalam cahaya rendah, tetapi juga merupakan faktor penting dalam kemajuan teknologi visi terbenam. Seiring dengan kemajuan teknologi, kita boleh menjangkakan untuk melihat lebih banyak aplikasi inovatif berdasarkan penggabungan piksel pada masa depan untuk meningkatkan lagi kualiti imej dan pengalaman pengguna.

Sinoseen, sebagaipengeluar modul kamera terbenam, mempunyai lebih daripada 14 tahun pengalaman dalam bidang ini, dengan produk yang termasuk ciri-ciri seperti resolusi tinggi, array tanpa penapis warna, dan saiz piksel yang kecil. Sesuai untuk aplikasi seperti mikroskop digital, pengenalan plat lesen automatik, dan pemeriksaan kualiti.

Jika anda memerlukan Modul Kamera USB 3.0 khusus, Kamera GMSL atau Modul Kamera MIPI untuk diintegrasikan ke dalam produk anda, jangan ragu untuk menghubungi kami ataumelawat halaman produk kami.