Câmeras RGB-IR: Como elas funcionam e quais são seus principais componentes?

Módulos convencionais de câmeras de cor estão equipados com matrizes de filtros de cor (CFAs) em modos BGGR que são sensíveis a comprimentos de onda de luz visível e infravermelha (IR). Isso leva à distorção de cores e medições incorretas da luz IR, degradando a qualidade da imagem RGB final. Isso torna difícil medir a intensidade da luz IR na imagem capturada.
 
Para resolver esse problema, as câmeras normalmente usam um filtro de corte de IR durante o dia para evitar que a luz infravermelha atinja o sensor. À noite, eles são removidos mecanicamente para permitir que a luz IR melhore a imagem em baixa luminosidade. No entanto, essa solução mecânica está sujeita a desgaste, encurtando a vida útil do módulo da câmera.
 
Câmeras RGB-IR contornam essas limitações usando uma matriz de filtro de cor (CFA) que contém pixels dedicados tanto para luz visível quanto para infravermelho. Imagens de alta qualidade podem ser capturadas tanto no espectro visível quanto no espectro infravermelho sem intervenção mecânica, evitando assim danos à cor. Pixels dedicados também podem facilitar a imagens multibanda.
 
Neste artigo, descreveremos como funcionam os módulos de câmera RGB-IR e seus principais componentes, além de algumas aplicações-chave de visão embarcada onde câmeras RGB-IR são recomendadas em vez de câmeras comuns.

Como funcionam as câmeras RGB-IR?

Um pixel no formato padrão de CFA Bayer com modo BGGR é mostrado abaixo.

Os pixels especializados de uma câmera RGB-IR permitem que a luz infravermelha passe por eles. E esses pixels ajudam na imagem multibanda. Este novo CFA com pixels R, G, B e IR é mostrado abaixo:

Aqui estão algumas das vantagens de usar uma câmera RGB-IR:

• Ele pode ser facilmente adaptado às condições em constante mudança do dia e da noite. Isso é útil para imagens em todas as condições climáticas.
• Evitar o uso de filtros mecânicos para alternar entre luz visível e infravermelha aumenta a vida útil e a estabilidade do equipamento.
• Fornece um canal infravermelho dedicado que separa claramente os dados de imagem visível e infravermelho. Ajuda a medir com precisão a quantidade de luz infravermelha na imagem RGB e realizar correção de cores para melhorar a qualidade da saída RGB.

Como utilizar o CFA de imagem visível e infravermelho

Simplesmente usar filtros RGB-IR não é suficiente para uma imagem eficaz. Também é necessário selecionar os componentes adequados que suportem a imagem RGB-IR.

Sensor: Escolha um sensor com pixels sensíveis a IR no CFA. Fabricantes como onsemi e OmniVision oferecem sensores capazes de RGB-IR.
 
Óptica: Normalmente, lentes de câmeras coloridas são equipadas com filtros corta-IR para bloquear comprimentos de onda acima de 650nm. Para facilitar a imagem RGB-IR, filtros de banda dupla, que permitem tanto o espectro visível (400-650nm) quanto o infravermelho (800-950nm), são escolhidos em substituição aos tradicionais filtros corta-IR.
 
Processador de Sinal de Imagem (ISP): O ISP separa algorítmicamente os dados de RGB e IR em quadros separados, insere a saída processada de RGB e subtrai a contaminação de IR para garantir uma saída de cor precisa. Além disso, o ISP deve ser capaz de fornecer apenas quadros processados de RGB ou IR conforme necessário pelo sistema host.

Aplicações Comuns de Visão Embutida para Câmeras RGB-IR

Reconhecimento Automático de Placas de Veículos (ANPR)

Para ANPR, que exige a detecção de letras, símbolos e cores das placas de veículo em diferentes condições de iluminação, use câmeras RGB-IR que capturam confiavelmente tanto imagens visíveis quanto infravermelhas para maior durabilidade e precisão.

Segurança Resistente a Intempéries Avançada

Com câmeras RGB-IR, aplicações de segurança podem superar o problema de imprecisões de cor que atrapalham a detecção de objetos. De dia ou de noite, essas câmeras utilizam sensores RGB-IR e filtros de dupla banda para capturar imagens de alta qualidade que ajudam a extrair informações precisas para análise.
 
A Sinoseen está comprometida em resolver problemas para nossos clientes, então sinta-se à vontade para nos contatar se você precisar de uma solução para um problema encontrado em imagens visíveis e infravermelhas (IR).