Co to jest pojęcie łączenia pikseli i jak to działa? Jakie są zalety?

Jasność obrazu i czułość były zawsze wspólnym celem zarówno użytkowników, jak i deweloperów. W ostatnich latach technika „łączenia pikseli” stała się gorącym tematem, który w unikalny sposób poprawia czułość kamer o małych rozmiarach pikseli, dzięki czemu można uchwycić wysokiej jakości obrazy w warunkach słabego oświetlenia. Chociaż termin łączenie pikseli jest częściej używany w aparatach smartfonów, zaczyna on również znajdować zastosowanie w wizji maszynowej i wizji wbudowanej.

W tym artykule przyjrzymy się dokładnie, jak działa łączenie pikseli i jak może symulować większe rozmiary pikseli poprzez łączenie pikseli, zwiększając tym samym czułość kamery bez zwiększania rozmiaru sensora.

Jaką rolę odgrywają piksele w wizji wbudowanej i kamerach?

Zanim zbadamy technologię łączenia pikseli, musimy najpierw zrozumieć rolę, jaką piksele odgrywają w wizji wbudowanej i kamerach. Piksele, znane również jako fotoreceptory, to fizyczne punkty na czujniku kamery, które są odpowiedzialne za rejestrowanie światła w celu utworzenia obrazu. Rozmiar piksela jest zazwyczaj mierzony w mikronach (jedna milionowa mikrona), a piksele mniejsze niż jeden mikron są uważane za bardzo małe.

Większe piksele mogą zbierać więcej światła niż mniejsze, co jest szczególnie ważne w środowiskach, gdzie światło jest ograniczone. Dlatego, aby uzyskać pożądaną jakość obrazu w tych warunkach, zazwyczaj skłaniamy się ku czujnikom o większych rozmiarach pikseli. Jednak mniejsze piksele mają również swoje zalety, ponieważ są w stanie uchwycić mniejsze obiekty i detale. Na przykład, kamera USB Sinoseen SNS-USB2160-v1.0-a2mp kompaktowa mała kamera USB-ma rozmiar piksela wynoszący 1,4 mikrona, co jest uważane za mniejsze, podczas gdy kamera USB D694P1-A2-E-a2mp HDR-ma rozmiar piksela wynoszący 3 mikrony, który jest uważany za większy.

To jest moment, w którym pojawia się problem. Jeśli chcesz mieć aparat o wysokiej rozdzielczości, jego mniejszy rozmiar pikseli ogranicza czułość aparatu. A jeśli wybierzesz aparat z większym rozmiarem pikseli, rozmiar sensora zwiększa się odpowiednio. Jeśli Twoja aplikacja wymaga zarówno korzyści z aparatu o małym rozmiarze pikseli, takich jak uchwycenie małych obiektów przy jednoczesnym uzyskaniu dobrej czułości, tradycyjne metody nie wystarczą.

To jest miejsce, w którym wchodzi w grę łączenie pikseli. Kamery z łączeniem obrazów są w stanie symulować większe rozmiary pikseli bez wyboru większego sensora. W następnych sekcjach przyjrzymy się temu pojęciu bardziej szczegółowo.

Definicja łączenia obrazów

co oznacza łączenie?Łączenie pikseli to innowacyjna technika przetwarzania obrazów, która skutecznie zwiększa rozmiar pikseli sensora poprzez łączenie sygnałów elektrycznych sąsiednich pikseli, co zapewnia zwiększoną czułość dla kamer o małym rozmiarze pikseli.
W swojej istocie technologia łączenia pikseli pozwala aparatom na emulację większych rozmiarów pikseli poprzez łączenie wielu pikseli bez utraty rozdzielczości. Ta technika jest idealnym rozwiązaniem dla aplikacji kamer, które dążą do zwiększenia czułości przy zachowaniu miniaturowej konstrukcji.

Jak działa łączenie pikseli

Technologia łączenia pikseli jest wdrażana na poziomie procesora sygnału obrazowego poprzez metodę demosaicing, która łączy informacje z czterech sąsiednich pikseli w jeden piksel. Proces ten polega na łączeniu siatki pikseli 2×2, 2×1, 3×3 lub 4×4 w większy „superpiksel”.

Podczas procesu łączenia pikseli, informacje z każdego piksela są integrowane w jeden duży piksel. Oznacza to, że w przypadku łączenia pikseli 4 do 1 lub 2×2, na przykład, efektywna rozdzielczość obrazu zostanie zmniejszona do 1/4 rozdzielczości sensora; jednak w przypadku większości aplikacji wizji wbudowanej, ta wymiana rozdzielczości jest akceptowalna, ponieważ pewna ilość rozdzielczości często może być poświęcona dla lepszej jakości obrazu podczas rejestrowania zdjęć w warunkach słabego oświetlenia.Znajdźile pikseli potrzebuje zdjęcie- Nie.

Kluczem do łączenia pikseli jest to, jak skutecznie wykorzystuje istniejące projekty sensorów. Poprzez łączenie danych z sąsiednich pikseli, aparat jest w stanie poprawić swoją wydajność w zakresie czułości na światło bez zwiększania fizycznego rozmiaru sensora. Ta technika jest szczególnie cenna dla aplikacji, które wymagają wysokiej czułości w kompaktowej przestrzeni, takich jak urządzenia mobilne lub miniaturowe kamery przemysłowe.

Dodatkowo, łączenie pikseli zapewnia elastyczność, pozwalając deweloperom na wybór różnych typów łączenia (np. 2×2, 3×3, 4×4 itd.), aby znaleźć najbardziej odpowiednią kombinację rozdzielczości i rozmiaru piksela dla specyficznych wymagań aplikacji. Ta elastyczność sprawia, że łączenie pikseli jest idealne do wdrażania dostosowanych rozwiązań kamerowych.

Korzyści z używania łączenia pikseli w aplikacjach wizji wbudowanej

Technologia łączenia pikseli oferuje kilka istotnych zalet, które czynią ją potężnym narzędziem do poprawy wydajności modułów kamer o małym rozmiarze pikseli.

• Wyższa czułość:Dzięki łączeniu pikseli, czułość kamery jest znacznie poprawiona, co jest szczególnie przydatne w aplikacjach nocnego widzenia i w warunkach słabego oświetlenia. Większe piksele rejestrują więcej światła, co skutkuje wysokiej jakości obrazami nawet w słabych warunkach oświetleniowych.
• elastyczność i dostosowanie:Różne typy łączenia pikseli (np. 2×2, 3×3, 4×4 itd.) zapewniają elastyczność, pozwalając deweloperom wybrać najbardziej odpowiednią kombinację rozdzielczości i rozmiaru piksela dla potrzeb konkretnej aplikacji. To ogromna zaleta dla deweloperów, którzy muszą dostosować swoje rozwiązania kamerowe do specyficznych środowisk aplikacyjnych.
• Miniaturowe projekty:W miarę jak systemy wbudowane stają się coraz mniejsze, kamery z możliwościami łączenia pikseli mogą pomóc ograniczyć rozmiar kamery, jednocześnie osiągając pożądaną czułość. Daje to twórcom produktów więcej miejsca na umieszczenie innych komponentów sprzętowych w urządzeniu, co skutkuje bardziej kompaktowym projektem.
• Odpowiednie dla konkretnych aplikacji:Chociaż łączenie pikseli może nie być wystarczające, aby uzasadnić kompromis w rozdzielczości w jasnym świetle, w aplikacjach, gdzie wymagana jest zwiększona czułość, takich jak monitoring bezpieczeństwa, astrofotografia czy obrazowanie biomedyczne, łączenie pikseli zapewnia znaczący wzrost wydajności.
• efektywność kosztowa:Scalanie pikseli pozwala osiągnąć wyższą wydajność przy użyciu istniejącej technologii sensorów bez potrzeby inwestowania w droższe, większe sensory. Czyni to rozwiązaniem opłacalnym, szczególnie dla projektów z ograniczonym budżetem.

Podsumowując, chociaż konsolidacja pikseli może nie być odpowiednia dla wszystkich zastosowań kamer, oferuje znaczące korzyści wydajnościowe w aplikacjach, które muszą działać w warunkach słabego oświetlenia. Scalanie pikseli jest idealnym wyborem dla zastosowań kamer, które dążą do zwiększenia czułości przy zachowaniu zminiaturyzowanej konstrukcji.

wniosek

Podsumowując, scalanie pikseli nie tylko jest skutecznym sposobem rozwiązywania problemów z wydajnością w słabym świetle, ale także ważnym czynnikiem w rozwoju technologii wbudowanej wizji. W miarę postępu technologii możemy spodziewać się coraz bardziej innowacyjnych zastosowań opartych na scalaniu pikseli w przyszłości, aby dalej poprawić jakość obrazu i doświadczenia użytkownika.

Sinoseen, jakoproducent modułów kamer wbudowanych, ma ponad 14-letnie doświadczenie w tej dziedzinie, z produktami, które obejmują funkcje takie jak wysoka rozdzielczość, matryce bez filtrów kolorowych i małe rozmiary pikseli. Idealne do zastosowań takich jak mikroskopia cyfrowa, automatyczne rozpoznawanie tablic rejestracyjnych i inspekcja jakości.

Jeśli potrzebujesz niestandardowego modułu kamery USB 3.0, kamery GMSL lub modułu kamery MIPI do integracji z Twoim produktem, skontaktuj się z nami lubodwiedź naszą stronę produktu- Nie.