Hva er det grunnleggende konseptet med pikselsammenslåing og hvordan fungerer det? Hva er fordelene?

Bildeklarhet og følsomhet har alltid vært et felles mål for både brukere og utviklere. De siste årene har teknikken "pixel binning" blitt et hett tema, som forbedrer følsomheten til kameraer med små pikselstørrelser på en unik måte slik at bilder av høy kvalitet kan tas under dårlige lysforhold. Mens begrepet pikselsammenslåing er mer vanlig brukt i smarttelefonkameraer, begynner det også å finne applikasjoner innen maskinsyn og innebygd syn.

I denne artikkelen vil vi ta en grundig titt på hvordan pikselbinning fungerer og hvordan den kan simulere større pikselstørrelser ved å slå sammen piksler, og dermed øke følsomheten til kameraet uten å øke størrelsen på sensoren.

Hvilken rolle spiller piksler i innebygd syn og kameraer?

Før vi utforsker pikselbinning-teknologi, må vi først forstå hvilken rolle piksler spiller i innebygd syn og kameraer. Piksler, også kjent som fotoreseptorer, er fysiske punkter på kameraets sensor som er ansvarlige for å fange lys for å danne et bilde. Størrelsen på en piksel måles vanligvis i mikron (en milliondel av en mikron), og piksler mindre enn én mikron anses som svært små.

Større piksler kan samle mer lys enn mindre, noe som er spesielt viktig i miljøer der det er lite lys. Derfor, for å oppnå ønsket bildekvalitet under disse forholdene, har vi vanligvis en tendens til å velge sensorer med større pikselstørrelser. Mindre piksler har imidlertid også sine fordeler ved at de er i stand til å fange mindre objekter og detaljer. For eksempel Sinoseens SNS-USB2160-v1.0-a2mp kompakt liten størrelse USB-kamera - har en pikselstørrelse på 1,4 mikron, som regnes som mindre, mens D694P1-A2-E-a2mp HDR USB-kamera - har en pikselstørrelse på 3 mikron, som regnes som større.

Det er da problemet oppstår. Hvis du vil ha et kamera med høy oppløsning, begrenser den mindre pikselstørrelsen følsomheten til kameraet. Og hvis du velger et kamera med større pikselstørrelse, øker sensorstørrelsen tilsvarende. Hvis applikasjonen din krever begge fordelene med et kamera med liten pikselstørrelse, for eksempel å fange små objekter mens du fortsatt får god følsomhet, er ikke tradisjonelle metoder nok.

Det er her pikselbinning kommer inn i bildet. Bildebinning-kameraer er i stand til å simulere større pikselstørrelser uten å velge en større sensor. I de neste avsnittene vil vi se nærmere på dette konseptet.

Definisjon av bildesammenslåing

Hva betyr binning?Pixel binning er en innovativ bildebehandlingsteknikk som effektivt øker størrelsen på sensorpiksler ved å kombinere de elektriske signalene til nabopiksler, og dermed gir forbedret følsomhet for kameraer med liten pikselstørrelse.
I kjernen lar pixel binning-teknologi kameraer etterligne større pikselstørrelser ved å kombinere flere piksler uten å ofre oppløsningen. Denne teknikken er en ideell løsning for kameraapplikasjoner som søker å øke følsomheten samtidig som den opprettholder en miniatyrisert design.

Slik fungerer Pixel Binning

Pixel binning-teknologi implementeres på bildesignalprosessornivå gjennom metoden for demosaicing, som kombinerer informasjonen fra fire nabopiksler til en enkelt piksel. Prosessen innebærer å kombinere et rutenett på 2×2, 2×1, 3×3 eller 4×4 piksler til en større "superpiksel".

Under pikselsammenslåingsprosessen integreres informasjonen til hver piksel i en enkelt stor piksel. Dette betyr at i tilfelle en 4-til-1 eller 2×2 pikselsammenslåing, for eksempel, vil den effektive oppløsningen til bildet reduseres til 1/4 av sensorens oppløsning; For de fleste innebygde synsapplikasjoner er imidlertid denne oppløsningsavveiningen akseptabel, siden en viss mengde oppløsning ofte kan ofres for bedre bildekvalitet når du tar bilder i miljøer med lite lys. Finne utHvor mange piksler et bilde trenger.

Nøkkelen til pikselsammenslåing er hvor effektivt den utnytter eksisterende sensordesign. Ved å kombinere data fra nærliggende piksler, er kameraet i stand til å forbedre sin lysfølsomme ytelse uten å øke den fysiske størrelsen på sensoren. Denne teknikken er spesielt verdifull for applikasjoner som krever høy følsomhet i et kompakt rom, for eksempel i mobile enheter eller miniatyriserte industrikameraer.

I tillegg gir pikselsammenslåing fleksibilitet ved å la utviklere velge forskjellige sammenslåingstyper (f.eks. 2×2, 3×3, 4×4, etc.) for å finne den mest passende kombinasjonen av oppløsning og pikselstørrelse for spesifikke applikasjonskrav. Denne fleksibiliteten gjør pikselsammenslåing ideell for implementering av tilpassede kameraløsninger.

Fordeler med å bruke pikselbinning i innebygde visuelle applikasjoner

Pixel binning-teknologi tilbyr flere betydelige fordeler som gjør den til et kraftig verktøy for å forbedre ytelsen til kameramoduler i liten pikselstørrelse.

• Høyere følsomhet:Ved å slå sammen piksler forbedres følsomheten til kameraet betraktelig, noe som er spesielt nyttig i nattsynsapplikasjoner og miljøer med lite lys. Større piksler fanger opp mer lys, noe som resulterer i bilder av høy kvalitet selv under dårlige lysforhold.
• Fleksibilitet og tilpasning:Ulike pikselsammenslåingstyper (f.eks. 2×2, 3×3, 4×4 osv.) gir fleksibilitet, slik at utviklere kan velge den mest passende kombinasjonen av oppløsning og pikselstørrelse for behovene til en bestemt applikasjon. Dette er en stor fordel for utviklere som trenger å tilpasse kameraløsningene sine for å passe til spesifikke applikasjonsmiljøer.
• Miniatyriserte design:Etter hvert som innebygde systemer blir mindre og mindre, kan kameraer med pikselsammenslåingsmuligheter bidra til å begrense størrelsen på kameraet samtidig som ønsket følsomhet oppnås. Dette gir produktutviklere mer plass til å imøtekomme andre maskinvarekomponenter i enheten, noe som resulterer i en mer kompakt design.
• Egnet for spesifikke bruksområder:Selv om pikselsammenslåing kanskje ikke er nok til å rettferdiggjøre oppløsningsavveiningen i sterkt lys, gir pikselsammenslåing en betydelig ytelsesøkning i applikasjoner der økt følsomhet er nødvendig, for eksempel sikkerhetsovervåking, astrofotografering eller biomedisinsk bildebehandling.
• KOSTNADSEFFEKTIVITET:Pikselsammenslåing gjør det mulig å oppnå høyere ytelse ved hjelp av eksisterende sensorteknologi uten å måtte investere i dyrere, større sensorer. Dette gjør det til en kostnadseffektiv løsning, spesielt for prosjekter med begrensede budsjetter.

Oppsummert, selv om pikselkonsolidering kanskje ikke er egnet for alle kameraapplikasjoner, gir den betydelige ytelsesfordeler i applikasjoner som må operere under dårlige lysforhold. Pikselsammenslåing er et ideelt valg for kameraapplikasjoner som søker å øke følsomheten samtidig som de opprettholder en miniatyrisert design.

Konklusjon

Avslutningsvis er pixel binning ikke bare et effektivt middel for å løse ytelsesproblemer i lite lys, men også en viktig faktor i utviklingen av innebygd synsteknologi. Etter hvert som teknologien fortsetter å utvikle seg, kan vi forvente å se flere innovative applikasjoner basert på pikselbinning i fremtiden for å forbedre bildekvaliteten og brukeropplevelsen ytterligere.

Sinoseen, somEn produsent av innebygde kameramoduler, har mer enn 14 års erfaring på feltet, med produkter som inkluderer funksjoner som høy oppløsning, fargefilterløse matriser og små pikselstørrelser. Ideell for applikasjoner som digital mikroskopi, automatisk nummerskiltgjenkjenning og kvalitetskontroll.

Hvis du har behov for en tilpasset USB 3.0-kameramodul, GMSL-kamera eller MIPI-kameramodul for å integrere i produktet ditt, kan du gjerne kontakte oss ellerBesøk vår produktside.