O que é câmera de alta taxa de quadros? por que é importante e como escolher?

O crescimento contínuo da visão embutida aumentou a necessidade de câmeras com alta taxa de quadros. Embora taxas de quadros comuns de 30 a 60 FPS sejam suficientes para a maioria das aplicações de visão embutida, não se pode excluir que algumas aplicações individuais exigirão taxas de quadros superiores a 400 FPS.

Para capturar claramente objetos em movimento rápido, precisamos usar câmeras com alta taxa de quadros. Neste artigo, examinaremos as características e os fundamentos das câmeras de alta taxa de quadros.

O que exatamente é uma câmera de alta taxa de quadros?

Câmeras de alta taxa de quadros utilizam sensores mais avançados e são capazes de capturar imagens ou vídeos de objetos em movimento rápido a centenas ou até milhares de quadros em um curto período de tempo, em comparação com câmeras normais. Ao mesmo tempo, precisamos equilibrar resolução de imagem e taxa de quadros. Uma resolução mais alta fornece imagens mais detalhadas, mas pode reduzir a taxa de quadros; por outro lado, uma alta taxa de quadros captura movimentos mais suaves, mas pode sacrificar alguns detalhes da imagem.

Então, o que é uma alta taxa de quadros para uma câmera? Não há uma definição padrão para isso. Diferentes aplicações têm definições diferentes de alta taxa de quadros. Na visão embarcada, se você usar resolução 4K ou superior, até 30FPS pode ser definido como uma alta taxa de quadros. De forma semelhante, em Full HD, 60 a 120 FPS pode ser definido como uma alta taxa de quadros.

Como funciona uma câmera de alta taxa de quadros?

No coração de como uma câmera de alta taxa de quadros funciona está sua capacidade de capturar imagens a uma taxa muito mais rápida do que os 30 FPS de uma câmera normal. Essa capacidade é importante em cenas onde objetos em movimento rápido precisam ser capturados. O fluxo de trabalho geral é o seguinte:

• captura de imagem:câmeras de alta taxa de quadros utilizam sensores de imagem avançados com velocidades de leitura extremamente rápidas para capturar grandes quantidades de dados de imagem em um curto período de tempo.
• Processamento de imagem:Os dados de imagem capturados são processados rapidamente e com baixa latência por meio de algoritmos sofisticados de processamento de imagem.
• Microprocessador:Microprocessadores poderosos suportam essas câmeras para operar em altas taxas de quadros enquanto processam grandes quantidades de dados de imagem.
• Redução de Resolução:Para alcançar altas taxas de quadros, essas câmeras muitas vezes reduzem a resolução da imagem enquanto aumentam a taxa de quadros, equilibrando assim a relação entre qualidade de imagem e taxa de quadros.

Por que as câmeras de alta taxa de quadros são tão importantes?

Pessoas experientes devem saber que usar uma câmera com taxa de quadros baixa para capturar objetos em movimento de alta velocidade pode fazer com que a imagem pareça borrada ou distorcida. Portanto, é extremamente importante usarcâmeras de alta taxa de quadrospara capturar objetos em movimento rápido em aplicações de visão embarcada onde a precisão da imagem é crítica. Isso reduz a discrepância entre a imagem e a realidade. Por exemplo, em aplicações baseadas em inspeção, uma câmera de alta taxa de quadros pode imediatamente reconhecer desalinhamentos, defeitos e outros problemas em um objeto e, em seguida, responder rapidamente para resolvê-los, mantendo uma qualidade consistente na produção.

Quanto maior a taxa de quadros, mais imagens são capturadas por segundo, então há menos chances de ocorrerem borrões. O tempo de exposição correto é um dos fatores para alcançar uma alta taxa de quadros; quanto mais longa for a exposição, mais borrada a imagem pode ficar.

O que devo ter em mente ao escolher uma câmera de alta taxa de quadros?

Quando escolhemos uma câmera de alta taxa de quadros, precisamos considerar vários aspectos, como resolução, taxa de quadros, sensibilidade e intervalo dinâmico, e conectividade.

Resolução:afeta o detalhe da imagem. Uma alta resolução pode ser às custas da taxa de quadros. Você precisa equilibrar resolução e taxa de quadros de acordo com suas necessidades para garantir detalhe e velocidade de captura ao mesmo tempo.

Taxa de Quadros:determina o número de imagens capturadas por segundo. Você precisa escolher a taxa de quadros certa com base na velocidade com que o objeto está se movendo e no nível de detalhe necessário.

Sensibilidade e Intervalo Dinâmico:Sensibilidade e intervalo dinâmico são medidas da capacidade da câmera de capturar imagens em diferentes condições de iluminação. Câmeras de alta sensibilidade conseguem capturar imagens mais nítidas em condições de pouca luz. Câmeras de alto intervalo dinâmico são melhores para lidar com cenas de alto contraste.

Conectividade:Câmeras com alta taxa de quadros normalmente produzem grandes quantidades de dados. Uma conectividade eficiente garante uma transferência de dados rápida e estável. Protocolos comuns de transferência de dados incluem GigE Vision, USB3 Vision e MIPI.

Quais áreas exigem o uso de câmeras com alta taxa de quadros?

Análise Esportiva: No campo esportivo, câmeras com alta taxa de quadros podem capturar cada movimento de um atleta para análise detalhada. Isso não só ajuda os atletas a treinar, mas também ajuda os árbitros a tomarem decisões razoáveis sobre o comportamento dos atletas.

Automação Industrial:Na automação industrial, câmeras com alta taxa de quadros são usadas para posicionamento preciso de objetos, medição e detecção de defeitos. Ao capturar objetos em movimento rápido na linha de produção, elas localizam e descartam produtos não conformes para garantir a qualidade e produtividade dos produtos.

Visão computacional:Para visão computacional que exige feedback em tempo real, a precisão da imagem é importante. Câmeras com alta taxa de quadros podem fornecer dados de imagem rápidos e precisos para ajudar robôs a performarem melhor e operarem com precisão.

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