O que é obturador GRR? Quais são os problemas e soluções comuns?

Em aplicações como varredura de retina, as câmeras de obturador de rolamento são usadas para capturar imagens com baixos atrasos de exposição, a fim de maximizar a aproximação do olho humano. Nesse caso, a câmera precisa se expor a todo o olho ou retina em um único obturador para evitar artefatos de obturador rolante. Então, como podemos fazer isso, considerando que as câmeras com obturador expõem cada quadro linha por linha?
 
É isso que precisamos saber neste post. Algumas câmeras com obturador de rolamento são equipadas com um recurso Global Reset Release (GRR) que resolve esse problema muito bem. Vamos dar uma olhada mais de perto abaixo.

Tipos comuns de obturador

Anteriormente, analisamos dois tipos comuns de obturador de câmera: obturador global e obturador rotativo. DuranteMais sobre a diferença, consulte este artigo.
 
O que é um obturador global? A tecnologia de obturador global permite que todos os pixels no sensor de uma câmera sejam expostos ao mesmo tempo e é especialmente eficaz para capturar objetos em movimento rápido ou fotografar enquanto a câmera está em movimento, pois reduz o desfoque de movimento e a distorção da imagem. No entanto, geralmente é mais caro.
 
O que é obturador de rolamento? A tecnologia de obturador de rolamento, por outro lado, expõe os pixels um a um, o que também pode levar ao que é conhecido como "efeito de obturador de rolamento", que pode resultar em distorção da imagem ao capturar objetos em movimento rápido. No entanto, as câmeras com obturador de rolamento são favorecidas em muitas aplicações devido à sua relação custo-benefício e características de baixo ruído.
 
Assim, para resolver os problemas associados ao obturador aberto e rolante global, mantendo as vantagens de ambos, foi criado o Global Reset Release Shutter (GRR).

 
O que é o modo GRR?

O que é uma reinicialização global? O Global Reset Release Shutter (GRR) é uma variante das Persianas Global e Rolling Shutters que combina as características das Persianas Global e Rolling e foi concebido para reduzir ou eliminar o efeito da persiana de enrolamento, mantendo níveis de ruído baixos e económicos. O obturador GRR imita o comportamento do obturador global durante a fase de exposição, onde todos os pixels começam a ser expostos ao mesmo tempo, mas se assemelha ao obturador rolante durante a fase de leitura, onde os dados de pixel são lidos linha por linha.
 
Este mecanismo de operação exclusivo torna o obturador GRR particularmente adequado para cenários de aplicação em que objetos em movimento rápido precisam ser capturados, mantendo os custos sob controle. Os exemplos incluem inspeção de visão industrial, navegação por robô e aplicações de imagem de alta velocidade. O obturador GRR fornece imagens mais nítidas do que os obturadores tradicionais, evitando a distorção da imagem causada pela exposição linha a linha.

 
Como funciona o modo GRR?

O fluxo de trabalho do modo Global Reset Release Shutter (GRR) envolve três estágios principais: o estágio de reinicialização, o estágio de integração e o estágio de leitura.
 
Durante a fase de reinicialização, todas as linhas de pixels no modo GRR são redefinidas ao mesmo tempo, garantindo uma exposição consistente. Isso reduz o desfoque de movimento e a distorção da imagem ao capturar objetos em movimento rápido.

 
No estágio de Integração, todas as linhas de pixels começam a ser expostas simultaneamente, capturando a luz na cena. Nesta fase, o modo GRR é semelhante ao obturador global, proporcionando à câmara a capacidade de captar uma cena dinâmica sem ser afetada pelo efeito do obturador rotativo. A fase de leitura, no entanto, retorna às características de um obturador rolante, onde linhas de pixels são lidas linha por linha, o que pode levar a um brilho desigual, especialmente entre a parte superior e inferior da imagem.
 
Para controlar efetivamente o modo GRR, uma iluminação consistente pode ser fornecida durante a fase de integração por meio do uso de um flash ou de uma fonte de luz externa, garantindo assim que todas as linhas de pixels sejam expostas pelo mesmo período de tempo. Esse controle pode ser obtido por meio de pinos GPIO ou comunicações I2C, acionando a sequência GRR e sincronizando a iluminação. Por exemplo, as câmeras Basler fornecem o parâmetro ReadoutTimeAbs para ajudar o usuário a determinar o tempo de leitura do sensor, enquantoMódulo de câmera Sinoseenfornecer suporte personalizado ao modo GRR.

 
Problemas que podem ser encontrados usando o modo GRR e suas soluções

Embora o modo Global Reset Release Shutter (GRR) ofereça vantagens significativas em termos de minimização do efeito do obturador rotativo, existem algumas desvantagens, especialmente em termos de uniformidade de brilho da imagem e controle de exposição. Para superar esses problemas, as seguintes técnicas e estratégias podem ser empregadas 

Uso de um obturador mecânico externo

Como as linhas de pixels no modo GRR são lidas com diferentes tempos de exposição, isso resulta em brilho irregular da imagem, especialmente entre a parte superior e inferior da imagem. Para resolver este problema, pode ser utilizado um obturador mecânico externo, que fecha no final da fase de integração, evitando uma maior exposição do sensor pela luz ambiente durante a leitura das linhas iniciais. Este método garante que o sensor não seja exposto a luz adicional durante o processo de leitura, mantendo assim um brilho de imagem consistente.

 
Supressão de luz ambiente

Ao usar o flash durante a exposição e garantir que ele seja desligado imediatamente após a conclusão da exposição, é possível imitar o efeito de um obturador global e reduzir o brilho irregular devido a diferenças nos tempos de exposição entre as linhas. Este método requer um controle preciso do flash ligado e desligado para corresponder ao tempo de exposição do modo GRR.
 
Além disso, a consistência da exposição pode ser melhorada ainda mais usando a tecnologia de flash sincronizado de alta velocidade. Essa técnica permite que os pulsos do flash sejam sincronizados com o tempo de exposição da câmera, garantindo que todas as linhas de pixels sejam expostas pelo mesmo período de tempo, reduzindo assim as diferenças de brilho na imagem.

 
Ajuste de software

O brilho irregular devido ao modo GRR também pode ser compensado até certo ponto pelo ajuste do software. Ao analisar os dados da imagem, as variações de brilho podem ser identificadas e corrigidas para melhorar a qualidade geral da imagem.

 
Como faço para escolher o tipo certo de obturador?

Primeiro, considere as características de movimento do aplicativo. Se sua aplicação envolve objetos ou câmeras em movimento de alta velocidade, um obturador global pode ser a melhor escolha, pois expõe todos os pixels simultaneamente, evitando efetivamenteDiferente entre desfoque de movimento e distorção de imagem. Se sua aplicação for sensível ao custo e o desfoque de movimento não for uma grande preocupação, o obturador de rolamento pode ser uma opção econômica.
 
Para aplicações em que o custo e a qualidade da imagem precisam ser equilibrados, o obturador GRR oferece um compromisso. o obturador GRR imita o comportamento de um obturador global durante a exposição, reduzindo o efeito do obturador de rolamento, mantendo algumas das vantagens de um obturador de rolamento. Isso torna o obturador GRR adequado para inspeção de visão industrial, navegação robótica e aplicações de imagem de alta velocidade, especialmente em cenários em que o controle preciso da iluminação é necessário para minimizar os artefatos de imagem.
 
Além disso, outros fatores do sistema, como taxa de quadros, sensibilidade do sensor, condições de iluminação e recursos de pós-processamento, devem ser considerados. Tome uma decisão abrangente.
 
Em conclusão, espero que este artigo tenha ajudado você a entender o obturador de liberação de reinicialização global. Se você tiver alguma necessidade de um módulo de câmera de obturador de liberação de reinicialização global personalizado, não hesite em contactar-nos, a Sinoseen tem muitos anos de experiência na indústria e uma ampla gama de produtos, temos certeza de que podemosFornecer a solução de módulo de câmera mais adequada.

Perguntas frequentes

P: Como o tipo de obturador afeta a qualidade da imagem?

R: Os obturadores globais fornecem imagens sem distorção, os obturadores de rolamento podem causar distorção da imagem e os obturadores GRR minimizam a distorção enquanto permanecem econômicos.
 
P: Como um obturador GRR reduz o efeito do obturador de rolamento?

R: O obturador GRR reduz a distorção da imagem devido à exposição linha por linha, controlando com precisão a iluminação, pois todos os pixels são expostos ao mesmo tempo e a leitura é feita linha por linha.