Monokrom vs. Fargekamera-moduler: Hvorfor er monokromkamera-moduler bedre i innbygget visjon?

En av de viktige kriteriene vi bruker når vi velger en innbygd visjonskamera er chroma-typen. Det finnes to vanlige typer chroma-kamere: svart-hvit kammer og fargekamere. Vi bruker vanligvis fargekamere for å ta bilder av fargede bilder i vårt daglige liv. Likevel betyr dette ikke nødvendigvis at fargekamere er bedre enn svart-hvit kammer.

Svart-hvit kammer spesialiserer seg på å fange opp gråskalabilder, mens fargekamere fanger fullfargebilder. For enkelte innbygde visjonsapplikasjoner, svart-hvit monokromkamere er en mer praktisk og effektiv løsning da de kan fange mer detaljerte bilder i mørke miljøer. La oss ta en nærmere titt på farge- og monokromkamere for å se forskjellene og hvorfor det er bedre å bruke monokromkamere enn fargekamere for innbygd visjon.

Hva er en fargekameramodul? Hvordan fungerer den?

En fargekamera-modul er en kamera som oppretter og genererer et fullt fargebilde. Den bruker pikelpunkter på sensoren for å oppfatte lys av en spesifikk bølgelengde og konverterer lyssignalet til fargeinformasjon ved hjelp av en fargefiltermatrise (CFA). Fargekamere skutter raskere enn monokrom-kamere. I mørkeforhold kan fargekamera-moduler ha problemer som manglende tydlighet og detaljer. Dette skyldes at fargefiltermatrisen reduserer mengden lys som når sensoren.

Fargekameraer bruker vanligvis en CFA med vekslede røde, grønne og blå filter i Bayer-modus. Bayer-modusen fanger bare 1/3 av det innfallende lyset per piksel, og resten av fargene som ikke matcher modusen filtreres automatisk bort. I tillegg krever denne modusen gjenoppretting av et fullstendig pancromatisk bilde ved hjelp av en de-mosaicing-algoritme som kombinerer følsomhetspunktene for å produsere et pancromatisk piksel, dvs. bare én farge måles på ethvert følsomhetspunkt, og resten er derivert gjennom inferens.

Fargekameraer er typisk billigere enn monokrom-kameraer og brukes mer vanlig i fotografi, smarttelefoner og applikasjoner som krever fargegjenkjenning og fargeinformasjon for den breddeforbrukermarkedet.

Hva er en monokrom kameramodul?

Tidligere hadde vi noe informasjon om svart-hvit kameraer .Til forskjell fra fargekameraer, som spesialiserer seg på å ta bilder av gråskalabilder, kan monokromakameraer fange alle innfallende lys fordi CFA ikke brukes. Rødt, grønt og blått absorberes alle. Derfor er mengden lys tre ganger så stor som ved et fargekamera, mens ingen de-mosaicing-algoritmer trengs for å forfinne bildet. Derfor har monokromakameraer bedre ytelse enn fargekameraer i mørkeforhold.

Forskjeller mellom farge- og monokroma kameraer

Fargekameraer og monokromakameraer er to ulike måter å ta bilder på. Under sammenligner vi forskjellene mellom de to med hensyn til bildekvalitet, lysfølsomhet og oppløsning:

Bildekvalitet: På grunn av fraværet av fargefilterrader, kan monokromakameraer ta skarpe, mer detaljerte bilder enn fargekameraer, spesielt i mørkeforhold. Motiverende er at fargekameraer kan ta bilder i full farge, noe som er viktig for applikasjoner som krever fargeinformasjon.

Lysfølsomhet: Fordi det ikke finnes noen fargefiltermatrise, er monokromkameraer mer følsomme for lys og mottar mer lys enn fargekameraer. Som resultat har de beste monokromkameramodulene bedre prestande i mørkt lys enn fargekameraer.

Oppløsning: Monokromkameraer har høyere oppløsning enn fargekameraer. Dette skyldes at hver piksel på et monokromkamera fanger opp all lyset som ankommer.

Hvorfor er monokromkameraer bedre enn fargekameraer i innbygd visjon?

Innbygde visjonsapplikasjoner krever mer nøyaktige bildeopplysninger og raskere prosesseringstider. Så hvorfor er monokromkameraer bedre i innbygd visjon? Vi kan summer opp følgende fordeler:

1. Monokromkameraer presterer bedre under mørkeforhold
2. Algoritmer for monokromkameraer er nøye optimert
3. Monokromsensorer har intrinsisk høyere bildehastighet

La oss utvide på dette nedenfor.

Bedre ytelse i mørkt lys

Hovedskillingen mellom farge- og monokromkameraer er at monokromkameraer ikke har en fargefiltermatrise (CFA). Ved å fjerne fargefilterne gjør du et monokromkamera mer følsomt for lys og mottar mer lys.
I tillegg er fargekameraer vanligvis utstyrt med infrarød avskjæringsfilter for å forhindre en rekke kromatiske aberrasjonsproblemer forårsaket av reaksjonen mellom de tre primærfargene med nær-infrarøde bølgelengder av lys.
Ettersom monokromkameraer ikke har noen CFA eller IR avskjæringsfilter, kan sensoren oppdage et bredere spektralt område og akseptere mer lys. Dette betyr at monokromkameraer klarer å utføre ekstremt godt under svakt lys.

Rapidere algoritmer

Fargekameraer er ikke egnet for innsatte visjonsapplikasjoner basert på edge AI grunnet deres komplekse bildebyggingalgoritmer.
Imot det, kan mange av monokromkameraenes algoritmer brukes til å oppdage objekter, forutsi objekter og andre applikasjoner ved hjelp av visjonsmodeller.

Høyere rammetall

Monokromkamera sensorer har mindre piksler enn fargekamere. I fargekamere er mengden data som må behandles for samme bilde høyere, og bearbeidingstiden er lengre enn i monokrom digitale kammer, noe som fører til saktere bildehastighet. Imot dette har monokromkamere raskere bearbeiding og høyere bildehastighet.

Her kan vi konkludere at når samme bilde-data behandles i enkelte inbyggede visjonsapplikasjoner, er bearbeidingsfarten, lavlys ytelse, og bildehastigheten til monokromkamere høyere og bedre enn fargekamere, og derfor er det bedre å bruke monokromkamere enn fargekamere i enkelte inbyggede visjonsapplikasjoner.

Applikasjoner for Monokromkameramoduler

La oss utforske noen inbyggede visjonsapplikasjoner som ikke spesifikt krever fargeinformasjon og se hvordan et monokromkamera kan gjøre forskjell.

Automatisk Nummerskiltsgjenkjenning (ANPR)

I intelligente transportsystemer må vi ofte identifisere overtrappings ved å fange opp bilplater. Det første vi kan klargjøre er at vi ikke trenger fargeinformasjon, vi trenger bare å raskt fange bildet og deretter analysere det for å lese kjøretøyinformasjonen gjennom OCR (Optisk tegngjenkjenning). Uansett om det er dag eller natt. Derfor klarer monokromatiske digitale kameraer med høy følsomhet og sterke egenskaper i lavlys å fullføre denne applikasjonen godt. Likevel trenger noen områder hvor fargeplategjenkjenning kreves fortsatt å bruke fargekameraer.

Q: Kvalitetsinspeksjon

I industrielle automatiseringsapplikasjoner der kameraer brukes til å oppdage om et objekt er skadet eller ikke, kan monokromatiske kameraer bli brukt. Dette brukes bredt i fabrikkene for å sikre at produktkvaliteten er tilfredsstillende.

Konklusjon

I konklusjon har både monokrom- og fargekameraer sine egne fordeler og begrensninger. Forskjellige applikasjoner og behov krever at vi kombinerer den faktiske situasjonen for å gjøre et valg. Monokromkameraet har sterke ytelsesegenskaper i mørkeforhold, og kan ta bilder med klare og detaljerte bilder i lavlys miljøer, men koster mer og kan ikke ta fargebilder. Fargekameraer klarer å ta fullfargebilde, men har lav lysfølsomhet og kan produsere uklare, ubedragsomme bilder i lavlysforhold.

Vi håper at denne artikkelen har gitt deg en første oppfatning av forskjellene mellom monokrom- og fargekameraer, og et inntrykk av hvilke typer applikasjoner monokromkameraer er passende for. For eksempel, i applikasjoner der fargeutdata ikke er et problem, men snarere følsomhet og ytelse i mørkeforhold, bør et monokromkamera brukes.

Selvfølgelig er Sinoseen alltid tilgjengelig for å hjelpe deg hvis du trenger hjelp, og med mer enn 15 år erfaring som leverandør av OEM kamera-løsninger har Sinoseen en bred vifte av svart-hvit kamere med ulike konfigurasjoner og parametere for hver type anvendelse. Vennligst hesitate ikke å kontakte oss hvis du trenger noen hjelp.