Co to jest migawka GRR? Jakie są najczęstsze problemy i rozwiązania?

W zastosowaniach takich jak skanowanie siatkówki, kamery typu rolling shutter są używane do rejestrowania obrazów z małymi opóźnieniami ekspozycji, aby zmaksymalizować przybliżenie ludzkiego oka. W takim przypadku aparat musi naświetlić się na całe oko lub siatkówkę w jednej migawki, aby uniknąć artefaktów rolling shutter. Jak więc to osiągnąć, biorąc pod uwagę, że aparaty z migawką typu rolling shutter naświetlają każdą klatkę linia po linii?
 
To właśnie musimy wiedzieć w tym poście. Niektóre aparaty z migawką typu rolling shutter są wyposażone w funkcję globalnego resetowania migawki (GRR), która ładnie rozwiązuje ten problem. Przyjrzyjmy się bliżej poniżej.

Popularne typy migawki

Wcześniej przyjrzeliśmy się dwóm popularnym typom migawki aparatu: migawki globalnej i migawki typu rolling shutter. DlaWięcej o różnicy, zobacz ten artykuł.
 
Co to jest migawka globalna? Technologia globalnej migawki umożliwia jednoczesne naświetlanie wszystkich pikseli na matrycy aparatu i jest szczególnie skuteczna w przypadku fotografowania szybko poruszających się obiektów lub fotografowania, gdy aparat jest w ruchu, ponieważ zmniejsza rozmycie ruchu i zniekształcenia obrazu. Jednak zwykle jest to bardziej kosztowne.
 
Co to jest rolling shutter? Z drugiej strony technologia rolling shutter odsłania piksele jeden po drugim, co może również prowadzić do tak zwanego "efektu rolling shutter", który może powodować zniekształcenia obrazu podczas fotografowania szybko poruszających się obiektów. Niemniej jednak kamery z migawką typu rolling shutter są preferowane w wielu zastosowaniach ze względu na ich opłacalność i niski poziom szumów.
 
Tak więc, aby rozwiązać problemy związane z globalną otwartą migawką i rolling shutter, przy jednoczesnym zachowaniu zalet obu, stworzono Global Reset Release Shutter (GRR).

 
Co to jest tryb GRR?

Co to jest reset globalny? Global Reset Release Shutter (GRR) to wariant Global i Rolling Shutters, który łączy w sobie cechy zarówno globalnych, jak i rolling shutters i ma na celu zmniejszenie lub wyeliminowanie efektu rolling shutter przy zachowaniu opłacalnego i niskiego poziomu hałasu. Migawka GRR naśladuje zachowanie migawki globalnej podczas fazy ekspozycji, w której wszystkie piksele zaczynają się naświetlać w tym samym czasie, ale przypomina migawkę Rolling Shutter podczas fazy odczytu, w której dane pikseli są odczytywane linia po linii.
 
Ten unikalny mechanizm operacyjny sprawia, że migawka GRR jest szczególnie przydatna w scenariuszach zastosowań, w których konieczne jest uchwycenie szybko poruszających się obiektów przy jednoczesnym utrzymaniu kosztów pod kontrolą. Przykłady obejmują przemysłową inspekcję wizyjną, nawigację robotów i aplikacje do szybkiego obrazowania. Migawka GRR zapewnia ostrzejsze obrazy niż tradycyjne migawki typu rolling shutter, jednocześnie unikając zniekształceń obrazu spowodowanych ekspozycją linia po linii.

 
Jak działa tryb GRR?

Przepływ pracy w trybie globalnego resetowania migawki wyzwalania migawki (GRR) składa się z trzech głównych etapów: etapu resetowania, etapu integracji i etapu odczytu.
 
Podczas fazy resetowania wszystkie rzędy pikseli w trybie GRR są resetowane w tym samym czasie, co zapewnia stałą ekspozycję. Zmniejsza to rozmycie ruchu i zniekształcenia obrazu podczas fotografowania szybko poruszających się obiektów.

 
Na etapie integracji wszystkie rzędy pikseli zaczynają być naświetlane jednocześnie, przechwytując światło w scenie. Na tym etapie tryb GRR jest podobny do migawki globalnej, zapewniając aparatowi możliwość uchwycenia dynamicznej sceny bez wpływu efektu rolling shutter. Faza odczytu powraca jednak do charakterystyki migawki typu rolling shutter, w której rzędy pikseli są odczytywane linia po linii, co może prowadzić do nierównej jasności, zwłaszcza między górną a dolną krawędzią obrazu.
 
Aby skutecznie sterować trybem GRR, w fazie integracji można zapewnić spójne oświetlenie za pomocą lampy błyskowej lub zewnętrznego źródła światła, zapewniając w ten sposób, że wszystkie rzędy pikseli są naświetlone przez ten sam czas. Sterowanie to można osiągnąć za pomocą pinów GPIO lub komunikacji I2C, wyzwalając sekwencję GRR i synchronizując oświetlenie. Na przykład kamery Basler udostępniają parametr ReadoutTimeAbs, który pomaga użytkownikowi określić czas odczytu czujnika, podczas gdyModuł kamery Sinoseenzapewnić niestandardową obsługę trybu GRR.

 
Problemy, które można napotkać w trybie GRR i ich rozwiązania

Chociaż tryb Global Reset Release Shutter (GRR) oferuje znaczące korzyści w zakresie minimalizacji efektu rolling shutter, istnieją pewne wady, zwłaszcza pod względem jednolitości jasności obrazu i kontroli ekspozycji. Aby przezwyciężyć te problemy, można zastosować następujące techniki i strategie 

Zastosowanie zewnętrznej żaluzji mechanicznej

Ponieważ rzędy pikseli w trybie GRR są odczytywane z różnymi czasami naświetlania, powoduje to nierównomierną jasność obrazu, zwłaszcza między górną a dolną częścią obrazu. Aby rozwiązać ten problem, można zastosować zewnętrzną migawkę mechaniczną, która zamyka się pod koniec fazy integracji, zapobiegając dalszej ekspozycji czujnika na światło otoczenia podczas odczytu początkowych rzędów. Ta metoda zapewnia, że czujnik nie jest narażony na dodatkowe światło podczas procesu odczytu, utrzymując w ten sposób stałą jasność obrazu.

 
Tłumienie światła otoczenia

Używając lampy błyskowej podczas ekspozycji i upewniając się, że jest ona wyłączana natychmiast po zakończeniu ekspozycji, można naśladować efekt globalnej migawki i zmniejszyć nierównomierną jasność wynikającą z różnic w czasach naświetlania między rzędami. Ta metoda wymaga precyzyjnej kontroli włączania i wyłączania lampy błyskowej, aby dopasować ją do czasu ekspozycji w trybie GRR.
 
Ponadto spójność ekspozycji można jeszcze bardziej poprawić, stosując technologię szybkiej synchronizacji lampy błyskowej. Technika ta pozwala na synchronizację impulsów błysku z czasem naświetlania aparatu, zapewniając, że wszystkie rzędy pikseli są naświetlone przez ten sam czas, zmniejszając w ten sposób różnice w jasności obrazu.

 
Regulacja oprogramowania

Nierównomierna jasność spowodowana trybem GRR może być również w pewnym stopniu skompensowana przez regulację oprogramowania. Analizując dane obrazu, można zidentyfikować i skorygować zmiany jasności w celu poprawy ogólnej jakości obrazu.

 
Jak wybrać odpowiedni typ migawki?

Po pierwsze, należy wziąć pod uwagę charakterystykę ruchu aplikacji. Jeśli Twoja aplikacja obejmuje szybko poruszające się obiekty lub kamery, migawka globalna może być najlepszym wyborem, ponieważ naświetla wszystkie piksele jednocześnie, skutecznie unikającRóżnica między rozmyciem ruchu a zniekształceniem obrazu. Jeśli Twoja aplikacja jest wrażliwa na koszty, a rozmycie ruchu nie jest poważnym problemem, rolling shutter może być opłacalną opcją.
 
W przypadku zastosowań, w których trzeba zrównoważyć koszt i jakość obrazu, migawka GRR oferuje kompromis. Migawka GRR naśladuje zachowanie globalnej migawki podczas ekspozycji, redukując efekt rolling shutter przy jednoczesnym zachowaniu niektórych zalet rolling shutter. To sprawia, że migawka GRR nadaje się do przemysłowej kontroli wizyjnej, zrobotyzowanej nawigacji i zastosowań związanych z szybkim obrazowaniem, szczególnie w scenariuszach, w których wymagana jest precyzyjna kontrola oświetlenia w celu zminimalizowania artefaktów obrazu.
 
Ponadto należy wziąć pod uwagę inne czynniki systemu, takie jak liczba klatek na sekundę, czułość czujnika, warunki oświetleniowe i możliwości przetwarzania końcowego. Podejmij kompleksową decyzję.
 
Podsumowując, mam nadzieję, że ten artykuł pomógł ci zrozumieć migawkę wyzwalania globalnego resetu. Jeśli potrzebujesz niestandardowego modułu kamery z migawką z globalnym resetem, skontaktuj się z nami, Sinoseen ma wieloletnie doświadczenie w branży i szeroką gamę produktów, jesteśmy pewni, że możemyDostarczymy Ci najbardziej odpowiednie rozwiązanie w zakresie modułów kamer.

Często zadawane pytania

P: W jaki sposób typ migawki wpływa na jakość obrazu?

O: Migawki globalne zapewniają obrazy wolne od zniekształceń, migawki typu rolling shutter mogą powodować zniekształcenia obrazu, a migawki GRR minimalizują zniekształcenia, pozostając jednocześnie opłacalnymi.
 
P: W jaki sposób migawka GRR redukuje efekt rolling shutter?

A: Migawka GRR zmniejsza zniekształcenia obrazu spowodowane ekspozycją linia po linii, precyzyjnie kontrolując oświetlenie, ponieważ wszystkie piksele są naświetlane w tym samym czasie, a odczyt odbywa się linia po linii.