Qual é o conceito básico da fusão de pixels e como funciona? quais são as vantagens?

A clareza e sensibilidade da imagem sempre foram um objetivo comum para os utilizadores e desenvolvedores. Nos últimos anos, a técnica de pixel binning tornou-se um tópico quente, que melhora a sensibilidade de câmeras com pequenos tamanhos de pixels de uma forma única para que imagens de alta qualidade possam ser capturadas em condições de pouca luz. Embora o termo fusão de pixels seja mais comumente usado em câmeras de smartphones, ele também está começando a encontrar aplicações em visão artificial e visão incorporada.

Neste artigo, vamos dar uma olhada em profundidade em como funciona o bining de pixels e como ele pode simular tamanhos de pixels maiores, fundindo pixels, aumentando assim a sensibilidade da câmera sem aumentar o tamanho do sensor.

Que papel desempenham os pixels na visão incorporada e nas câmaras?

Antes de explorar a tecnologia de encomenda de pixels, devemos primeiro entender o papel que os pixels desempenham na visão incorporada e nas câmeras. Os pixels, também conhecidos como fotorreceptores, são pontos físicos no sensor de uma câmera que são responsáveis por capturar a luz para formar uma imagem. O tamanho de um pixel é geralmente medido em mícrons (um milionésimo de um micron), e os pixels menores que um micron são considerados muito pequenos.

Os pixels maiores podem coletar mais luz do que os menores, o que é especialmente importante em ambientes onde a luz é escassa. Por conseguinte, para obter a qualidade de imagem desejada nestas condições, tendemos normalmente a escolher sensores com tamanhos de pixels maiores. No entanto, pixels menores também têm suas vantagens, pois são capazes de capturar objetos e detalhes menores. Por exemplo, o SNS-USB2160-v1.0-a da Sinoseen2MP compacta pequena câmera USB-tém um tamanho de pixel de 1,4 microns, que é considerado menor, enquanto o D694P1-A2-E-a2MP HDR USB câmara-tem um tamanho de pixel de 3 microns, que é considerado maior.

É quando o problema surge. Se quiser uma câmara de alta resolução, o tamanho menor dos pixels limita a sensibilidade da câmara. E se escolhermos uma câmara com um tamanho de pixel maior, o tamanho do sensor aumenta em conformidade. Se a sua aplicação requer ambos os benefícios de uma câmara de pequeno tamanho de pixel, como capturar objetos minúsculos, mantendo uma boa sensibilidade, os métodos tradicionais não são suficientes.

É aqui que entra em jogo o enxame de pixels. As câmeras de montagem de imagem são capazes de simular tamanhos de pixels maiores sem optar por um sensor maior. Nas secções seguintes, examinaremos este conceito em mais pormenor.

Definição de fusão de imagem

O que significa Binning?A fixação de pixels é uma técnica inovadora de processamento de imagem que aumenta efetivamente o tamanho dos pixels do sensor combinando os sinais elétricos dos pixels vizinhos, proporcionando assim uma sensibilidade aprimorada para câmeras de tamanho pequeno.
Em sua essência, a tecnologia de binagem de pixels permite que as câmeras emulen tamanhos de pixels maiores combinando vários pixels sem sacrificar a resolução. Esta técnica é uma solução ideal para aplicações de câmeras que buscam aumentar a sensibilidade mantendo um design miniaturizado.

Como funciona o enlaçamento de pixels

A tecnologia de binagem de pixels é implementada no nível do processador de sinal de imagem através do método de demosaicing, que combina as informações de quatro pixels vizinhos em um único pixel. O processo envolve a combinação de uma grade de 2×2, 2×1, 3×3 ou 4×4 pixels em um superpixel maior.

Durante o processo de fusão de pixels, as informações de cada pixel são integradas em um único pixel grande. Isto significa que, no caso de uma fusão de 4 para 1 ou 2 × 2 pixels, por exemplo, a resolução efetiva da imagem será reduzida para 1/4 da resolução do sensor; no entanto, para a maioria das aplicações de visão incorporada, esta compensação de resolução é aceitável, uma vez que uma certa quantidade de resoluQuantos pixels uma foto precisa- Não.

A chave para a fusão de pixels é a eficiência com que utiliza os sensores existentes. Ao combinar dados de pixels vizinhos, a câmera é capaz de melhorar seu desempenho sensível à luz sem aumentar o tamanho físico do sensor. Esta técnica é particularmente valiosa para aplicações que exigem alta sensibilidade em um espaço compacto, como em dispositivos móveis ou câmeras industriais miniaturizadas.

Além disso, a fusão de pixels fornece flexibilidade, permitindo que os desenvolvedores escolham diferentes tipos de fusão (por exemplo, 2×2, 3×3, 4×4, etc.) para encontrar a combinação mais adequada de resolução e tamanho de pixel para requisitos específicos de aplicação. Esta flexibilidade torna a fusão de pixels ideal para implementar soluções de câmera personalizadas.

Vantagens de usar o pixel binning em aplicações de visão incorporada

A tecnologia de fixação de pixels oferece várias vantagens significativas que a tornam uma ferramenta poderosa para melhorar o desempenho de módulos de câmeras de pequeno tamanho de pixels.

• Sensitividade superior:Ao fundir pixels, a sensibilidade da câmera é muito melhorada, o que é especialmente útil em aplicações de visão noturna e ambientes de pouca luz. Os pixels maiores captam mais luz, resultando em imagens de alta qualidade mesmo em condições de pouca luz.
• flexibilidade e personalização:Diferentes tipos de fusão de pixels (por exemplo, 2×2, 3×3, 4×4, etc.) fornecem flexibilidade, permitindo que os desenvolvedores escolham a combinação mais adequada de resolução e tamanho de pixel para as necessidades de um aplicativo particular. Esta é uma grande vantagem para os desenvolvedores que precisam personalizar suas soluções de câmera para se adequarem a ambientes de aplicação específicos.
• Desenhos miniaturizados:À medida que os sistemas incorporados se tornam cada vez menores, câmeras com recursos de fusão de pixels podem ajudar a limitar o tamanho da câmera, alcançando a sensibilidade desejada. Isso dá aos desenvolvedores de produtos mais espaço para acomodar outros componentes de hardware no dispositivo, resultando em um design mais compacto.
• Adequado para aplicações específicas:Embora a fusão de pixels possa não ser suficiente para justificar o trade-off de resolução em luz brilhante, em aplicações onde é necessária uma maior sensibilidade, como vigilância de segurança, astrofotografia ou imagem biomédica, a fusão de pixels fornece um aumento significativo no desempenho.
• eficiência de custos:A fusão de pixels permite que um desempenho mais elevado seja alcançado usando a tecnologia de sensores existente sem a necessidade de investir em sensores maiores e mais caros. Isto torna-a uma solução rentável, especialmente para projectos com orçamentos limitados.

Em resumo, embora a consolidação de pixels possa não ser adequada para todas as aplicações de câmera, oferece benefícios significativos de desempenho em aplicações que precisam operar em condições de pouca luz. A fusão de pixels é uma escolha ideal para aplicações de câmeras que buscam aumentar a sensibilidade mantendo um design miniaturizado.

Conclusão

Em conclusão, o encapsulamento de pixels não é apenas um meio eficaz de resolver problemas de desempenho em condições de pouca luz, mas também um fator importante no avanço da tecnologia de visão incorporada. À medida que a tecnologia continua a avançar, podemos esperar ver aplicações mais inovadoras baseadas no bining de pixels no futuro para melhorar ainda mais a qualidade da imagem e a experiência do usuário.

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