Wat is GRR-sluiter? Wat zijn de algemene problemen en oplossingen?

In toepassingen zoals netvlies-scanning worden rollende sluitercamera's gebruikt om afbeeldingen te vangen met lage belichtingsvertragingen om de benadering van het menselijk oog te maximaliseren. In dit geval moet de camera zich blootstellen aan het hele oog of de netvlies in een enkele sluitercyclus om rollende sluiterafbeeldingen te vermijden. Dus, hoe gaan we dit realiseren, rekening houdend met het feit dat rollende sluitercamera's elk frame lijn voor lijn blootstellen?
 
Dat is wat we in deze post moeten weten. Sommige rollende sluitercamera's zijn uitgerust met een Global Reset Release (GRR) functie die dit probleem mooi oplost. Laten we hieronder nader ingaan.

Gewone Sluiter Typen

Eerder hebben we twee gewone camera-sluitertypen bekeken: globale sluiters en rollende sluiters. Voor meer over het verschil , zie dit artikel.
 
Wat is een globale shutter? Globale shutter-technologie laat alle pixels op de sensor van een camera tegelijkertijd worden blootgesteld en is vooral effectief bij het vastleggen van snel bewegende objecten of filmen terwijl de camera zelf beweegt, omdat het bewegingsvaagheid enbeeldvervorming verminderd. Het is echter meestal duurder.
 
Wat is een rolling shutter? Rolling shutter-technologie exposeert daarentegen de pixels één voor één, wat ook kan leiden tot het zogenaamde 'rolling shutter-effect', dat beeldvervorming kan veroorzaken bij het vastleggen van snel bewegende objecten. Toch worden rolling shutter-camera's in veel toepassingen verkozen vanwege hun kosteneffectiviteit en lage ruiskenmerken.
 
Om de problemen die horen bij globale en rolling shutter aan te pakken, terwijl de voordelen van beide behouden blijven, is de Global Reset Release Shutter (GRR) ontwikkeld.

 
Wat is GRR-modus?

Wat is een globale reset? De Global Reset Release Shutter (GRR) is een variant van de Global en Rolling Shutters die de kenmerken van beide combineert en is ontworpen om het rolling shutter-effect te verminderen of te elimineren, terwijl de kosten-effectiviteit en lage ruisniveaus behouden blijven. De GRR-sluiter imiteert het gedrag van de globale sluiter tijdens de belichtingsfase, waarbij alle pixels tegelijkertijd beginnen met belichten, maar lijkt op de Rolling Shutter tijdens de leesfase, waarbij de pixelgegevens lijn voor lijn worden gelezen.
 
Deze unieke werkingswijze maakt de GRR-sluiter bijzonder geschikt voor toepassingsscenario's waarin snel bewegende objecten moeten worden vastgelegd terwijl de kosten onder controle blijven. Voorbeelden hiervan zijn industriële visuele inspectie, robotnavigatie en hoge-snelheidbeeldvormingstoepassingen. De GRR-sluiter biedt scherpere afbeeldingen dan traditionele rolling shutters, terwijl hij beeldvervorming door lijnsgewijze belichting voorkomt.

 
Hoe werkt de GRR-modus?

De werkstroom van de Global Reset Release Shutter (GRR) modus omvat drie hoofdfases: de resetfase, de integratiefase en de uitleesfase.
 
Tijdens de resetfase worden alle rijen pixels in GRR-modus tegelijkertijd gereset, wat een consistent belichting zorgt. Dit verminderd bewegingsvaagheid enbeeldvervorming bij het vastleggen van snel bewegende objecten.

 
In de Integratie-fase beginnen alle pixelrijen tegelijkertijd met blootstellen, waarbij het licht in de scène wordt vastgelegd. In deze fase lijkt de GRR-modus op de globale sluiters, waardoor de camera in staat is om een dynamische scène te vangen zonder beïnvloed te worden door het rollende sluitereffect. De uitleesfase keert echter terug tot de kenmerken van een rollende sluiters, waarbij de rijen pixels lijn voor lijn worden gelezen, wat kan leiden tot ongelijkmatige helderheid, vooral tussen de boven- en onderkant van het beeld.
 
Om de GRR-modus effectief te besturen, kan er tijdens de integratiefase consistent verlichting worden geleverd door gebruik te maken van een flits of een externe lichtbron, zodat alle pixelrijen voor dezelfde hoeveelheid tijd worden blootgesteld. Deze besturing kan worden bereikt via GPIO-pennen of I2C-communicatie, waarbij de GRR-sequentie wordt getriggerd en de verlichting wordt gesynchroniseerd. Bijvoorbeeld, Basler-camera's bieden de parameter ReadoutTimeAbs om de gebruiker te helpen bij het bepalen van de sensortijdsligging, terwijl Sinoseen Camera Module aangepaste ondersteuning voor de GRR-modus bieden.

 
Problemen die kunnen optreden bij het gebruik van de GRR-modus en hun oplossingen

Hoewel de Global Reset Release Shutter (GRR)-modus aanzienlijke voordelen biedt in termen van minimalisering van het rollende sluitereffect, zijn er enkele nadelen, vooral in termen van beeldhelderheidsuniformiteit en belichtingscontrole. Om deze problemen te overwinnen, kunnen de volgende technieken en strategieën worden toegepast  

Gebruik van een externe mechanische sluiters

Omdat de rijen pixels in de GRR-modus worden gelezen met verschillende belichtingstijden, resulteert dit in een ongelijke helderheid van de afbeelding, vooral tussen de boven- en onderkant van de afbeelding. Om dit probleem op te lossen kan een externe mechanische sluiters worden gebruikt, die aan het einde van de integratiefase sluit, waardoor verdere belichting van de sensor door omgevingslicht tijdens het lezen van de eerste rijen wordt voorkomen. Deze methode zorgt ervoor dat de sensor niet wordt blootgesteld aan extra licht tijdens het leesproces, waardoor een consistent beeldhelderheid wordt behouden.

 
Omgevingslichtonderdrukking

Door gebruik te maken van de flitser tijdens de belichting en er voor te zorgen dat deze direct na voltooiing van de belichting wordt uitgeschakeld, is het mogelijk om het effect van een globale sluiters te imiteren en ongelijke helderheid te verminderen door verschil in belichtingstijden tussen de rijen. Deze methode vereist nauwkeurige controle over het aanzetten en uitzetten van de flitser om de belichtingstijd van de GRR-modus te matchen.
 
Daarnaast kan blootstellingsconsistentie verder worden verbeterd door gebruik te maken van hoge-snelheidssynchronisatietechnologie voor flitslicht. Deze techniek zorgt ervoor dat de flitspulsen worden gesynchroniseerd met de belichtingstijd van de camera, waardoor alle rijen pixels voor dezelfde hoeveelheid tijd worden blootgesteld, wat differenties in helderheid in de afbeelding verminderd.

 
Softwareaanpassing

Ongelijke helderheid als gevolg van de GRR-modus kan ook gedeeltelijk worden gecompenseerd door softwareaanpassing. Door de afbeeldingsgegevens te analyseren kunnen verschillen in helderheid worden geïdentificeerd en gecorrigeerd om de algemene kwaliteit van de afbeelding te verbeteren.

 
Hoe kom ik erachter welk soort sluitertype ik moet kiezen?

Eerst moet je de bewegingskenmerken van de toepassing overwegen. Als je toepassing snel bewegende objecten of camera's inneemt, is een globale sluiter mogelijk de beste keuze omdat deze alle pixels tegelijk blootstelt, effectief vermijdend het verschil tussen bewegingsverschoning en afbeeldingsvervorming . Als je toepassing gevoelig is voor kosten en bewegingsvlekken geen groot probleem vormen, kan rolling shutter een kosteneffectieve optie zijn.
 
Voor toepassingen waarbij kosten en beeldkwaliteit in evenwicht moeten worden gebracht, biedt de GRR shutter een compromis. De GRR shutter imiteert het gedrag van een global shutter tijdens de blootstelling, waardoor het rolling shutter-effect wordt verminderd terwijl tegelijkertijd enkele voordelen van rolling shutter behouden blijven. Dit maakt de GRR shutter geschikt voor industriële visieinspectie, robotnavigatie en hoge-snelheidbeeldvormingstoepassingen, vooral in scenario's waarbij nauwkeurige controle over verlichting vereist is om beeldartefacten te minimaliseren.
 
Daarnaast dienen andere factoren van het systeem, zoals framerate, sensgevoeligheid, verlichtingsomstandigheden en post-processing-mogelijkheden, in aanmerking te worden genomen. Neem een alomvattende beslissing.
 
Tenslotte hoop ik dat dit artikel je heeft geholpen om de Global Reset Release Shutter te begrijpen. Als je een behoefte hebt aan een aangepast globaal reset release shutter camera-module, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen. Sinoseen heeft veel jaren ervaring in de branche en een breed assortiment aan producten; we zijn er zeker van dat we je kunnen voorzien van de meest geschikte camera-moduleoplossing .

Veelgestelde Vragen

Q: Hoe beïnvloedt het soort shutter de beeldkwaliteit?

A: Globale shutters leveren afbeeldingen zonder vervorming, rollende shutters kunnen beeldvervorming veroorzaken, en GRR-shutters minimaliseren vervorming terwijl ze kosteneffectief blijven.
 
Q: Hoe vermindert een GRR-shutter het rollende shutter-effect?

A: De GRR-shutter verminderd beeldvervorming door regelmatige belichting te controleren, omdat alle pixels tegelijk worden blootgesteld en de uitlezing regel voor regel wordt uitgevoerd.