Módulos de Câmera Monocromáticos vs. Coloridos: Por que os Módulos de Câmera Monocromáticos São Melhores na Visão Embutida?

Um dos critérios importantes que usamos ao escolher uma câmera de visão embarcada é o tipo de cromatismo. Existem dois tipos comuns de câmeras de cromatismo: câmeras preto e branco e câmeras coloridas. Normalmente, usamos câmeras coloridas para gravar imagens coloridas no nosso dia a dia. No entanto, isso não necessariamente significa que as câmeras coloridas são superiores às câmeras preto e branco.

Câmeras monocromáticas especializam-se em capturar imagens em tons de cinza, enquanto as câmeras coloridas capturam imagens em cores completas. Para aplicações individuais de visão embarcada,câmeras monocromáticas preto e brancosão uma solução mais prática e eficaz, pois conseguem capturar imagens mais detalhadas em ambientes de 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 coloridas para visão embarcada.

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

Um módulo de câmera colorida é uma câmera que captura e gera uma imagem em cores completas. Ela usa pontos de pixels 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 cor (CFA). Câmeras coloridas filmam mais rápido do que 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 filtro de cor reduz a quantidade de luz que atinge o sensor.

Módulos de câmera coloridos geralmente usam um FCA com filtros vermelhos, verdes e azuis alternados em um 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 panchrômica completa por meio de um algoritmo de desmosaico que combina os pontos de sensibilidade para produzir um pixel panchrômico, ou seja, apenas uma cor é medida em qualquer ponto de sensibilidade, e as demais são derivadas por inferência.

Câmeras coloridas normalmente são mais baratas que câmeras monocromáticas e são mais comumente usadas na fotografia, smartphones e aplicações que exigem reconhecimento de cor e informações de cor para o mercado de consumo em massa.

O que é um módulo de câmera monocromática?

Anteriormente tivemos algumas informações sobrecâmeras preto e brancoAo contrário das câmeras de cor, que se especializam em capturar imagens em tons de cinza, as câmeras monocromáticas podem capturar toda a luz incidente, já que o CFA não é utilizado. Tanto vermelho, verde quanto azul são absorvidos. Portanto, a quantidade de luz é três vezes maior do que em uma câmera de cor, enquanto nenhum algoritmo de desmosaico é necessário para refinar a imagem. Assim, as câmeras monocromáticas têm um desempenho melhor do que as câmeras de cor em condições de pouca luz.

Diferenças entre câmeras de cor e monocromáticas

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

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

sensibilidade à luz:Como não há 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 um desempenho superior em condições de pouca luz em comparação com as câmeras coloridas.

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

Por que as câmeras monocromáticas são melhores que as coloridas na visão embarcada?

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

1. As câmeras monocromáticas performam melhor em condições de pouca luz
2. Os algoritmos das câmeras monocromáticas são cuidadosamente otimizados
3. Os sensores monocromáticos intrinsecamente possuem taxas de quadros mais altas

Vamos expandir isso abaixo.

Melhor desempenho em pouca luz

A principal diferença entre câmeras coloridas e monocromáticas é que as câmeras monocromáticas não possuem um filtro de cor por matriz (CFA). Ao remover os filtros de cor, você torna uma câmera monocromática mais sensível à luz e recebe mais luz.
Além disso, câmeras coloridas geralmente são equipadas com filtros corta-infravermelho para evitar uma variedade de problemas de aberrações cromáticas causados pela reação das três cores primárias com comprimentos de onda de luz no infravermelho próximo.
Como as câmeras monocromáticas não possuem tanto o CFA quanto os filtros corta-IR, o sensor pode detectar uma faixa espectral mais ampla e aceitar mais luz. Isso significa que as câmeras monocromáticas conseguem se sair extremamente bem em condições de pouca luz.

Algoritmos mais rápidos

Câmeras coloridas não são adequadas para aplicações de visão embarcada baseadas em IA de borda devido à complexidade dos algoritmos de construção de imagens.
Por outro lado, muitos dos algoritmos das câmeras monocromáticas podem ser usados para detectar objetos, prever objetos e outras aplicações utilizando modelos de visão.

Taxa de quadros mais alta

Os pixels do sensor de câmera monocromática são menores do que os das câmeras de cor. Nas câmeras de cor, a quantidade de dados para processar a mesma imagem é maior e o tempo de processamento é mais longo do que nas 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 individuais de visão embarcada, a velocidade de processamento, o desempenho em baixa luz e a taxa de quadros das câmeras monocromáticas são maiores e melhores do que as das câmeras de cor, e portanto, é melhor usar câmeras monocromáticas do que câmeras de cor em aplicações individuais de visão embarcada.

Aplicações para Módulos de Câmera Monocromática

Vamos explorar algumas aplicações de visão embarcada que não exigem especificamente informações de cor e ver como uma câmera monocromática pode fazer a diferença.

Reconhecimento Automático de Placas de Veículos (ANPR)

Em sistemas de transporte inteligente, muitas vezes precisamos identificar infrações capturando placas de veículos. A primeira coisa que podemos esclarecer é que não precisamos de informações de cor, apenas precisamos capturar rapidamente a imagem e depois analisá-la para ler as informações do veículo por meio de OCR (Reconhecimento Óptico de Caracteres). Seja durante o dia ou à noite. Portanto, câmeras digitais monocromáticas com alta sensibilidade e bom desempenho em baixa luz conseguem realizar bem essa aplicação. No entanto, áreas específicas onde é necessário reconhecimento de placas coloridas ainda precisam usar câmeras coloridas.

QInspeção de Qualidade

Em aplicações de automação industrial onde câmeras são usadas para detectar se um objeto está danificado ou não, podem ser utilizadas câmeras monocromáticas. Isso é amplamente usado nas 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. Como mais aplicações e nossas necessidades são diferentes, é preciso combinar a situação real para tomar uma decisão. O desempenho da câmera monocromática em baixa luz é forte, capaz de capturar imagens claras e detalhadas em ambientes de pouca luz, mas o custo é mais alto e não consegue capturar imagens coloridas. As câmeras coloridas são capazes de capturar imagens em cores completas, mas têm sensibilidade reduzida à luz e podem produzir imagens pouco nítidas e sem detalhes 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 adequadas. Por exemplo, em aplicações onde a saída em cores não é uma preocupação, mas sim a sensibilidade e o desempenho em baixa luz, deve-se usar uma câmera monocromática.

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