Jaka jest podstawowa koncepcja scalania pikseli i jak to działa? Jakie są zalety?

Klarowność i czułość obrazu zawsze były wspólnym celem zarówno użytkowników, jak i programistów. W ostatnich latach technika "łączenia pikseli" stała się gorącym tematem, który w wyjątkowy sposób poprawia czułość aparatów o małych rozmiarach pikseli, dzięki czemu można rejestrować wysokiej jakości obrazy w warunkach słabego oświetlenia. Chociaż termin scalanie pikseli jest częściej używany w aparatach smartfonów, zaczyna również znajdować zastosowanie w widzeniu maszynowym i widzeniu wbudowanym.

W tym artykule przyjrzymy się dogłębnie, jak działa łączenie pikseli w grupy i jak może symulować większe rozmiary pikseli poprzez łączenie pikseli, zwiększając w ten sposób czułość aparatu bez zwiększania rozmiaru czujnika.

Jaką rolę odgrywają piksele we wbudowanych systemach wizyjnych i kamerach?

Zanim zajmiemy się technologią łączenia pikseli, musimy najpierw zrozumieć rolę, jaką piksele odgrywają we wbudowanym widzeniu i kamerach. Piksele, znane również jako fotoreceptory, to fizyczne punkty na czujniku aparatu, które są odpowiedzialne za przechwytywanie światła w celu utworzenia obrazu. Rozmiar piksela jest zwykle mierzony w mikronach (jednej milionowej 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, w których światło jest rzadkie. Dlatego, aby uzyskać pożądaną jakość obrazu w tych warunkach, zwykle wybieramy matryce o większych rozmiarach pikseli. Jednak mniejsze piksele mają również swoje zalety, ponieważ są w stanie uchwycić mniejsze obiekty i szczegóły. Na przykład SNS-USB2160-v1.0-a firmy SinoseenKompaktowa kamera USB o małym rozmiarze 2 MP - ma rozmiar piksela 1,4 mikrona, który jest uważany za mniejszy, podczas gdy D694P1-A2-E-aKamera USB 2mp HDR - ma rozmiar piksela 3 mikrony, który jest uważany za większy.

Wtedy pojawia się problem. Jeśli potrzebujesz kamery o wysokiej rozdzielczości, jej mniejszy rozmiar piksela ogranicza czułość kamery. A jeśli wybierzesz aparat o większym rozmiarze piksela, rozmiar czujnika odpowiednio się zwiększy. Jeśli Twoja aplikacja wymaga zarówno zalet kamery o małym rozmiarze piksela, jak na przykład rejestrowania małych obiektów przy zachowaniu dobrej czułości, tradycyjne metody nie wystarczą.

W tym miejscu do gry wchodzi łączenie pikseli. Kamery z grupowaniem obrazów są w stanie symulować większe rozmiary pikseli bez konieczności wybierania większej matrycy. W następnych sekcjach przyjrzymy się tej koncepcji bardziej szczegółowo.

Definicja scalania obrazów

Co to jest znaczenie binningu?Binning pikseli to innowacyjna technika przetwarzania obrazu, która skutecznie zwiększa rozmiar pikseli czujnika poprzez łączenie sygnałów elektrycznych sąsiednich pikseli, zapewniając w ten sposób zwiększoną czułość kamer o małych rozmiarach pikseli.
Zasadniczo technologia łączenia pikseli w grupy umożliwia aparatom emulację większych rozmiarów pikseli poprzez łączenie wielu pikseli bez utraty rozdzielczości. Ta technika jest idealnym rozwiązaniem dla aplikacji kamerowych, które mają na celu zwiększenie czułości przy zachowaniu zminiaturyzowanej konstrukcji.

Jak działa łączenie pikseli w grupy

Technologia grupowania pikseli jest wdrażana na poziomie procesora sygnału obrazu za pomocą metody demozaikowania, która łączy informacje z czterech sąsiednich pikseli w jeden piksel. Proces ten polega na połączeniu siatki 2×2, 2×1, 3×3 lub 4×4 piksela w większy "superpiksel".

Podczas procesu scalania pikseli informacje o każdym pikselu są integrowane w jednym dużym pikselu. Oznacza to, że na przykład w przypadku scalania pikseli 4 do 1 lub 2×2 efektywna rozdzielczość obrazu zostanie zmniejszona do 1/4 rozdzielczości czujnika; Jednak w przypadku większości wbudowanych aplikacji wizyjnych ten kompromis w zakresie rozdzielczości jest akceptowalny, ponieważ pewna rozdzielczość może być często poświęcona na rzecz lepszej jakości obrazu podczas rejestrowania obrazów w warunkach słabego oświetlenia. Dowiedzieć sięIle pikseli potrzebuje zdjęcie.

Kluczem do scalania pikseli jest to, jak skutecznie wykorzystuje ono istniejące projekty czujników. Łącząc dane z sąsiednich pikseli, kamera jest w stanie poprawić swoją czułość na światło bez zwiększania fizycznego rozmiaru czujnika. Technika ta jest szczególnie cenna w zastosowaniach, które wymagają wysokiej czułości w kompaktowej przestrzeni, takich jak urządzenia mobilne lub zminiaturyzowane kamery przemysłowe.

Ponadto scalanie pikseli zapewnia elastyczność, umożliwiając programistom wybór różnych typów scalania (np. 2×2, 3×3, 4×4 itd.), aby znaleźć najbardziej odpowiednią kombinację rozdzielczości i rozmiaru pikseli dla określonych wymagań aplikacji. Ta elastyczność sprawia, że scalanie pikseli idealnie nadaje się do wdrażania niestandardowych rozwiązań aparatów.

Korzyści z używania kategoryzacji pikseli w wbudowanych aplikacjach wizyjnych

Technologia łączenia pikseli w grupy oferuje kilka istotnych zalet, które sprawiają, że jest to potężne narzędzie do poprawy wydajności modułów kamer o małych rozmiarach pikseli.

• Wyższa czułość:Dzięki łączeniu pikseli czułość kamery ulega znacznej poprawie, co jest szczególnie przydatne w zastosowaniach noktowizyjnych i środowiskach o słabym oświetleniu. Większe piksele przechwytują więcej światła, co skutkuje wysoką jakością obrazu nawet w warunkach słabego oświetlenia.
• Elastyczność i personalizacja:Różne typy scalania pikseli (np. 2×2, 3×3, 4×4 itd.) zapewniają elastyczność, umożliwiając programistom wybór najbardziej odpowiedniej kombinacji rozdzielczości i rozmiaru pikseli dla potrzeb konkretnej aplikacji. Jest to ogromna zaleta dla programistów, którzy muszą dostosować swoje rozwiązania kamer do określonych środowisk aplikacji.
• Zminiaturyzowane projekty:W miarę jak systemy wbudowane stają się coraz mniejsze, kamery z możliwością łączenia pikseli mogą pomóc w ograniczeniu rozmiaru kamery przy jednoczesnym osiągnięciu pożądanej czułości. Daje to twórcom produktów więcej miejsca na umieszczenie innych komponentów sprzętowych w urządzeniu, co skutkuje bardziej kompaktową konstrukcją.
• Nadaje się do konkretnych zastosowań:Podczas gdy scalanie pikseli może nie wystarczyć, aby uzasadnić kompromis w zakresie rozdzielczości w jasnym świetle, w zastosowaniach, w których wymagana jest zwiększona czułość, takich jak nadzór bezpieczeństwa, astrofotografia lub obrazowanie biomedyczne, scalanie pikseli zapewnia znaczny wzrost wydajności.
• EFEKTYWNOŚĆ KOSZTOWA:Scalanie pikseli pozwala na osiągnięcie wyższej wydajności przy użyciu istniejącej technologii czujników bez konieczności inwestowania w droższe, większe czujniki. To sprawia, że jest to opłacalne rozwiązanie, szczególnie w przypadku projektów o ograniczonych budżetach.

Podsumowując, chociaż konsolidacja pikseli może nie być odpowiednia dla wszystkich zastosowań aparatów, oferuje znaczne korzyści w zakresie wydajności w aplikacjach, które muszą działać w warunkach słabego oświetlenia. Scalanie pikseli to idealny wybór dla aplikacji aparatów, które mają na celu zwiększenie czułości przy jednoczesnym zachowaniu zminiaturyzowanej konstrukcji.

Konkluzja

Podsumowując, grupowanie pikseli jest nie tylko skutecznym sposobem rozwiązywania problemów z wydajnością przy słabym oświetleniu, ale także ważnym czynnikiem w rozwoju wbudowanej technologii wizyjnej. Wraz z dalszym postępem technologii możemy spodziewać się, że w przyszłości pojawi się więcej innowacyjnych aplikacji opartych na grupowaniu pikseli, aby jeszcze bardziej poprawić jakość obrazu i wygodę użytkowania.

Sinoseen, jakoProducent modułów kamer wbudowanych, ma ponad 14-letnie doświadczenie w tej dziedzinie, oferując produkty zawierające takie funkcje, jak wysoka rozdzielczość, tablice bez filtrów kolorów i małe rozmiary pikseli. Idealny do zastosowań takich jak mikroskopia cyfrowa, automatyczne rozpoznawanie tablic rejestracyjnych i kontrola jakości.

Jeśli potrzebujesz niestandardowego modułu kamery USB 3.0, kamery GMSL lub modułu kamery MIPI do zintegrowania z produktem, skontaktuj się z nami lubOdwiedź naszą stronę produktu.