Módulos de câmera monocromática vs. colorida: por que os módulos de câmera monocromática são melhores na visão incorporada?

Um dos critérios importantes que usamos ao escolher uma câmera de visão incorporada é o tipo de croma. Existem dois tipos comuns de câmeras cromáticas: câmeras em preto e branco e câmeras coloridas. Costumamos usar câmeras coloridas para registrar imagens coloridas em nossa vida diária. No entanto, isso não significa necessariamente que as câmeras coloridas sejam superiores às câmeras em preto e branco.

As câmeras monocromáticas são especializadas na captura de imagens em tons de cinza, enquanto as câmeras coloridas capturam imagens coloridas. Para aplicações de visão incorporada individual,Câmeras monocromáticas em preto e brancosão uma solução mais prática e eficaz, pois são capazes de capturar imagens mais detalhadas em ambientes com pouca luz. Vamos dar uma olhada mais de perto nas câmeras coloridas e monocromáticas para ver as diferenças e por que é melhor usar câmeras monocromáticas do que câmeras coloridas para visão incorporada.

O que é um módulo de câmera colorida? Como funciona?

Um módulo de câmera colorida é uma câmera que captura e gera uma imagem colorida. Ele usa pontos de pixel no sensor para capturar luz de um comprimento de onda específico e converte as informações de luz em informações de cor usando uma matriz de filtro de cores (CFA). As câmeras coloridas disparam mais rápido do que as câmeras monocromáticas. Em condições de pouca luz, os módulos de câmera colorida podem ter problemas como falta de clareza e detalhes. Isso ocorre porque a matriz de filtros de cores reduz a quantidade de luz que chega ao sensor.

Os módulos de câmera colorida normalmente usam um CFA com filtros vermelhos, verdes e azuis alternados no modo Bayer. O modo Bayer captura apenas 1/3 da luz incidente por pixel, e o restante das cores que não correspondem ao modo são filtradas automaticamente. Além disso, este modo requer a reconstrução de uma imagem pancromática completa por meio de um algoritmo de demosaicação que combina os pontos de sensibilidade para produzir um pixel pancromático, ou seja, apenas uma cor é medida em qualquer ponto de sensibilidade e o restante é derivado por inferência.

As câmeras coloridas são normalmente mais baratas do que as câmeras monocromáticas e são mais comumente usadas em fotografia, smartphones e aplicativos que exigem reconhecimento de cores e informações de cores para o mercado consumidor de massa.

O que é um módulo de câmera monocromática?

Anteriormente, tínhamos algumas informações sobreCâmeras em preto e branco. Ao contrário das câmeras coloridas, especializadas em capturar imagens em tons de cinza, as câmeras monocromáticas podem capturar toda a luz incidente, pois o CFA não é usado. Tanto o vermelho, o verde e o azul são absorvidos. Portanto, a quantidade de luz é três vezes maior que a de uma câmera colorida, enquanto nenhum algoritmo de interpolação cromática é necessário para refinar a imagem. Portanto, as câmeras monocromáticas têm melhor desempenho do que as câmeras coloridas em condições de pouca luz.

Diferenças entre câmeras coloridas e monocromáticas

Câmeras coloridas e câmeras monocromáticas são duas maneiras diferentes de capturar imagens. Abaixo, comparamos as diferenças entre os dois em termos de qualidade de imagem, sensibilidade à luz e resolução:

Qualidade de imagem:Devido à ausência de matrizes de filtros de cores, as câmeras monocromáticas são capazes de capturar imagens mais nítidas e detalhadas do que as câmeras coloridas, especialmente em condições de pouca luz. Por outro lado, as câmeras coloridas são capazes de capturar imagens coloridas, o que é importante para aplicações que exigem informações de cores.

Sensibilidade à luz:Como não há matriz de filtro de cores, as câmeras monocromáticas são mais sensíveis à luz e recebem mais luz do que as câmeras coloridas. Como resultado, os melhores módulos de câmera monocromática têm melhor desempenho com pouca luz do que as câmeras coloridas.

Resolução:As câmeras monocromáticas têm uma resolução mais alta do que as câmeras coloridas. Isso se deve ao fato de que cada pixel de uma câmera monocromática captura toda a luz que chega.

Por que as câmeras monocromáticas são melhores do que as câmeras coloridas na visão incorporada?

As aplicações de visão incorporada exigem detalhes de imagem mais precisos e velocidades de processamento mais rápidas. Então, por que as câmeras monocromáticas são melhores na visão incorporada? Podemos resumir as seguintes vantagens:

1. As câmeras monocromáticas têm melhor desempenho em condições de pouca luz
2. Os algoritmos da câmera monocromática são cuidadosamente otimizados
3. Os sensores monocromáticos têm taxas de quadros inerentemente mais altas

Vamos expandir isso abaixo.

Melhor desempenho com pouca luz

A principal diferença entre câmeras coloridas e monocromáticas é que as câmeras monocromáticas não possuem uma matriz de filtros de cores (CFA). Ao remover os filtros de cores, você torna uma câmera monocromática mais sensível à luz e recebe mais luz.
Além disso, as câmeras coloridas geralmente são equipadas com filtros de corte infravermelho para evitar uma variedade de problemas de aberração cromática causados pela reação das três cores primárias com comprimentos de onda de luz infravermelho próximo.
Como as câmeras monocromáticas não possuem filtros de corte CFA e IR, o sensor pode detectar uma faixa espectral mais ampla e aceitar mais luz. Isso significa que as câmeras monocromáticas são capazes de funcionar extremamente bem em condições de pouca luz.

Algoritmos mais rápidos

As câmeras coloridas não são adequadas para aplicações de visão incorporada baseadas em IA de borda devido aos seus complexos algoritmos de construção de imagens.
Pelo contrário, muitos dos algoritmos de câmeras monocromáticas podem ser usados para detectar objetos, prever objetos e outras aplicações usando modelos de visão.

Taxa de quadros mais alta

Os pixels do sensor da câmera monocromática são menores do que as câmeras coloridas. Em câmeras coloridas, a quantidade de dados para processar a mesma imagem é maior e o tempo de processamento é maior do que em câmeras digitais monocromáticas, resultando em taxas de quadros mais lentas. Pelo contrário, as câmeras monocromáticas têm processamento mais rápido e taxa de quadros mais alta.

Aqui podemos concluir que, ao processar os mesmos dados de imagem em aplicações de visão embarcada individuais, a velocidade de processamento, o desempenho com pouca luz e a taxa de quadros das câmeras monocromáticas são maiores e melhores do que as câmeras coloridas e, portanto, é melhor usar câmeras monocromáticas do que câmeras coloridas em aplicações de visão embarcada individuais.

Aplicações para módulos de câmera monocromática

Vamos explorar alguns aplicativos de visão incorporada que não exigem especificamente informações de cores e ver como uma câmera monocromática pode fazer a diferença.

Reconhecimento Automático de Placas (ANPR)

Em sistemas de transporte inteligentes, muitas vezes precisamos identificar violações capturando placas. A primeira coisa que podemos deixar claro é que não precisamos de informações de cores, basta capturar rapidamente a imagem e depois analisá-la para ler as informações do veículo por meio de OCR (Reconhecimento Óptico de Caracteres). Seja dia ou noite. Portanto, câmeras digitais monocromáticas com alta sensibilidade e forte desempenho com pouca luz são capazes de completar bem esta aplicação. No entanto, áreas individuais onde o reconhecimento de placas coloridas é necessário ainda precisam usar câmeras coloridas.

QInspecção de Clientela

Em aplicações de automação industrial onde as câmeras são usadas para detectar se um objeto está danificado ou não, câmeras monocromáticas podem ser usadas. Isso é amplamente utilizado em fábricas para garantir que a qualidade do produto seja satisfatória.

Conclusão

Em conclusão, tanto as câmeras monocromáticas quanto as coloridas têm suas próprias vantagens e limitações. Mais aplicações e nossas necessidades são diferentes, preciso combinar a situação real para fazer uma escolha. O desempenho da câmera monocromática com pouca luz é forte, capaz de capturar imagens nítidas e detalhadas em ambientes com pouca luz, mas o custo é maior, incapaz de capturar imagens coloridas. As câmeras coloridas são capazes de capturar imagens coloridas, mas têm baixa sensibilidade à luz e podem produzir imagens pouco nítidas e não detalhadas em condições de pouca luz.

Esperamos que este artigo tenha lhe dado uma compreensão inicial das diferenças entre câmeras monocromáticas e coloridas e uma ideia dos tipos de aplicações em que as câmeras monocromáticas são apropriadas. Por exemplo, em aplicações onde a saída de cores não é uma preocupação, mas sim sensibilidade e desempenho com pouca luz, uma câmera monocromática deve ser usada.

Claro, a Sinoseen está sempre disponível para ajudá-lo se você precisar de ajuda e com mais de 15 anos de experiência como fornecedor deSoluções de câmera OEM, a Sinoseen possui uma ampla gama de câmeras monocromáticas com diferentes configurações e parâmetros para cada aplicação. Sinta-se à vontade para entrar em contato conosco se precisar de ajuda.