Wat is het basisconcept van pixelsamenvoeging en hoe werkt het? Wat zijn de voordelen?

Helderheid en gevoeligheid van het beeld zijn altijd een gemeenschappelijk doel geweest voor zowel gebruikers als ontwikkelaars. In de afgelopen jaren is de techniek van "pixel binning" een hot topic geworden, die de gevoeligheid van camera's met kleine pixelgroottes op een unieke manier verbetert, zodat beelden van hoge kwaliteit kunnen worden vastgelegd bij weinig licht. Hoewel de term pixelsamenvoeging vaker wordt gebruikt in smartphonecamera's, begint het ook toepassingen te vinden in machine vision en embedded vision.

In dit artikel gaan we dieper in op hoe pixelbinning werkt en hoe het grotere pixelgroottes kan simuleren door pixels samen te voegen, waardoor de gevoeligheid van de camera wordt verhoogd zonder de grootte van de sensor te vergroten.

Welke rol spelen pixels in embedded vision en camera's?

Voordat we de pixel binning-technologie verkennen, moeten we eerst de rol begrijpen die pixels spelen in embedded vision en camera's. Pixels, ook wel fotoreceptoren genoemd, zijn fysieke punten op de sensor van een camera die verantwoordelijk zijn voor het opvangen van licht om een beeld te vormen. De grootte van een pixel wordt meestal gemeten in micron (een miljoenste van een micron), en pixels kleiner dan één micron worden als zeer klein beschouwd.

Grotere pixels kunnen meer licht opvangen dan kleinere, wat vooral belangrijk is in omgevingen waar licht schaars is. Om in deze omstandigheden de gewenste beeldkwaliteit te verkrijgen, hebben we daarom meestal de neiging om sensoren met grotere pixelgroottes te kiezen. Kleinere pixels hebben echter ook hun voordelen omdat ze in staat zijn om kleinere objecten en details vast te leggen. Bijvoorbeeld de SNS-USB2160-v1.0-a van Siseen2mp compacte kleine USB-camera - heeft een pixelgrootte van 1,4 micron, die als kleiner wordt beschouwd, terwijl de D694P1-A2-E-a2mp HDR USB-camera - heeft een pixelgrootte van 3 micron, die als groter wordt beschouwd.

Dit is het moment waarop het probleem zich voordoet. Als je een camera met een hoge resolutie wilt, beperkt de kleinere pixelgrootte de gevoeligheid van de camera. En als je kiest voor een camera met een grotere pixelgrootte, neemt de sensorgrootte dienovereenkomstig toe. Als uw toepassing zowel de voordelen van een camera met een kleine pixelgrootte vereist, zoals het vastleggen van kleine objecten en toch een goede gevoeligheid krijgen, zijn traditionele methoden niet voldoende.

Dit is waar pixelbinning om de hoek komt kijken. Image binning-camera's kunnen grotere pixelgroottes simuleren zonder voor een grotere sensor te kiezen. In de volgende paragrafen zullen we dit concept in meer detail bekijken.

Definitie van het samenvoegen van afbeeldingen

Wat is de betekenis van binning?Pixel binning is een innovatieve beeldverwerkingstechniek die de grootte van sensorpixels effectief vergroot door de elektrische signalen van aangrenzende pixels te combineren, waardoor een verbeterde gevoeligheid wordt geboden voor camera's met een kleine pixelgrootte.
In de kern stelt pixel binning-technologie camera's in staat om grotere pixelgroottes na te bootsen door meerdere pixels te combineren zonder dat dit ten koste gaat van de resolutie. Deze techniek is een ideale oplossing voor cameratoepassingen die de gevoeligheid willen verhogen met behoud van een geminiaturiseerd ontwerp.

Hoe Pixel Binning werkt

Pixel binning-technologie wordt geïmplementeerd op het niveau van de beeldsignaalprocessor door middel van de methode van demosaicing, waarbij de informatie van vier aangrenzende pixels wordt gecombineerd tot een enkele pixel. Het proces omvat het combineren van een raster van 2×2, 2×1, 3×3 of 4×4 pixels tot een grotere "superpixel".

Tijdens het samenvoegen van pixels wordt de informatie van elke pixel geïntegreerd in één grote pixel. Dit betekent dat in het geval van bijvoorbeeld een samenvoeging van 4 op 1 of 2×2 pixels, de effectieve resolutie van het beeld wordt teruggebracht tot 1/4 van de resolutie van de sensor; Voor de meeste embedded vision-toepassingen is deze resolutieafweging echter acceptabel, omdat een bepaalde resolutie vaak kan worden opgeofferd voor een betere beeldkwaliteit bij het vastleggen van beelden in omgevingen met weinig licht. Zoek uitHoeveel pixels heeft een foto nodig.

De sleutel tot pixelsamenvoeging is hoe effectief het gebruik maakt van bestaande sensorontwerpen. Door gegevens van naburige pixels te combineren, kan de camera zijn lichtgevoelige prestaties verbeteren zonder de fysieke grootte van de sensor te vergroten. Deze techniek is met name waardevol voor toepassingen die een hoge gevoeligheid vereisen in een compacte ruimte, zoals in mobiele apparaten of geminiaturiseerde industriële camera's.

Bovendien biedt pixelsamenvoeging flexibiliteit door ontwikkelaars in staat te stellen verschillende samenvoegtypen te kiezen (bijv. 2×2, 3×3, 4×4, enz.) om de meest geschikte combinatie van resolutie en pixelgrootte te vinden voor specifieke toepassingsvereisten. Deze flexibiliteit maakt pixelsamenvoeging ideaal voor het implementeren van op maat gemaakte camera-oplossingen.

Voordelen van het gebruik van pixelbinning in embedded vision-toepassingen

Pixel binning-technologie biedt verschillende belangrijke voordelen die het tot een krachtig hulpmiddel maken voor het verbeteren van de prestaties van cameramodules met een kleine pixelgrootte.

• Hogere gevoeligheid:Door pixels samen te voegen wordt de gevoeligheid van de camera sterk verbeterd, wat vooral handig is in nachtzichttoepassingen en omgevingen met weinig licht. Grotere pixels vangen meer licht op, wat resulteert in beelden van hoge kwaliteit, zelfs bij weinig licht.
• Flexibiliteit en maatwerk:Verschillende typen pixelsamenvoegingen (bijv. 2×2, 3×3, 4×4, enz.) bieden flexibiliteit, waardoor ontwikkelaars de meest geschikte combinatie van resolutie en pixelgrootte kunnen kiezen voor de behoeften van een bepaalde toepassing. Dit is een enorm voordeel voor ontwikkelaars die hun camera-oplossingen moeten aanpassen aan specifieke toepassingsomgevingen.
• Geminiaturiseerde ontwerpen:Naarmate embedded systemen steeds kleiner worden, kunnen camera's met pixelsamenvoegingsmogelijkheden helpen de grootte van de camera te beperken en tegelijkertijd de gewenste gevoeligheid te bereiken. Dit geeft productontwikkelaars meer ruimte om andere hardwarecomponenten in het apparaat onder te brengen, wat resulteert in een compacter ontwerp.
• Geschikt voor specifieke toepassingen:Hoewel pixelsamenvoeging misschien niet voldoende is om de resolutieafweging bij fel licht te rechtvaardigen, zorgt pixelsamenvoeging voor een aanzienlijke prestatieverbetering in toepassingen waar een verhoogde gevoeligheid vereist is, zoals beveiligingsbewaking, astrofotografie of biomedische beeldvorming.
• KOSTENEFFICIËNTIE:Door pixelsamenvoeging kunnen hogere prestaties worden bereikt met behulp van bestaande sensortechnologie zonder dat er hoeft te worden geïnvesteerd in duurdere, grotere sensoren. Dit maakt het een kosteneffectieve oplossing, vooral voor projecten met beperkte budgetten.

Samenvattend, hoewel pixelconsolidatie misschien niet geschikt is voor alle cameratoepassingen, biedt het aanzienlijke prestatievoordelen in toepassingen die bij weinig licht moeten werken. Pixelsamenvoeging is een ideale keuze voor cameratoepassingen die de gevoeligheid willen verhogen met behoud van een geminiaturiseerd ontwerp.

Conclusie

Kortom, pixelbinning is niet alleen een effectief middel om prestatieproblemen bij weinig licht op te lossen, maar ook een belangrijke factor in de vooruitgang van embedded vision-technologie. Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, kunnen we in de toekomst meer innovatieve toepassingen verwachten op basis van pixelbinning om de beeldkwaliteit en gebruikerservaring verder te verbeteren.

Sinoseen, alseen fabrikant van ingebedde cameramodules, heeft meer dan 14 jaar ervaring in het veld, met producten die functies bevatten zoals hoge resolutie, kleurenfilterloze arrays en kleine pixelgroottes. Ideaal voor toepassingen zoals digitale microscopie, automatische kentekenherkenning en kwaliteitscontrole.

Als u behoefte heeft aan een aangepaste USB 3.0-cameramodule, GMSL-camera of MIPI-cameramodule om in uw product te integreren, neem dan gerust contact met ons op ofBezoek onze productpagina.