Ce este obturatorul GRR? Ce probleme comune există și care sunt soluțiile?

În aplicații precum scanearea retinei, se folosesc camere cu obturator rolling shutter pentru a captura imagini cu întârzieri de expoziție mici, cu scopul de a maximiza aproximarea ochiului uman. În acest caz, camera trebuie să se expună întregului ochi sau retina într-o singură expoziție pentru a evita artefactele obturatorului rolling shutter. Deci, cum putem să abordăm această problemă, având în vedere că camerele cu obturator rolling shutter expun fiecare cadru linie cu linie?
 
Asta este ceea ce trebuie să aflăm în acest articol. Unele camere cu obturator rolling shutter sunt dotate cu o funcție Global Reset Release (GRR) care rezolvă această problemă foarte bine. Să ne uităm mai atent mai jos.

Tipuri comune de oturatoare

Anterior, am examinat două tipuri comune de oturatoare ale camerelor: global shutter și rolling shutter. Pentru mai multe detalii despre diferență , consultați acest articol.
 
Ce este o obtură globală? Tehnologia de obtură globală permite ca toate pixelii de pe senzorul camerei să fie expuși simultan, fiind în special eficientă pentru captarea obiectelor în mișcare rapidă sau filmarea în timp ce camera se deplasează, deoarece reducă ceața de mișcare și distorsiunea imaginii. Cu toate acestea, este de obicei mai costisitoare.
 
Ce este obtura rulantă? Tehnologia de obtură rulantă, pe de altă parte, expune pixelii unul câte unul, ceea ce poate duce și la ceea ce se numește „efectul obturei rulate”, care poate provoca distorsiunea imaginii la captarea obiectelor în mișcare rapidă. Cu toate acestea, camerele cu obtură rulantă sunt preferate în multe aplicații din cauza accesibilității lor financiare și caracteristicilor lor de low noise (zgomot redus).
 
Astfel, pentru a rezolva problemele asociate obturii globale și cele ale obturei rulate, menținând avantajele ambelor, a fost creată Obtura Globală cu Resetare (GRR).

 
Ce este modul GRR?

Ce este un reset global? Resetul Global cu Liberare (GRR) este o variantă a obturatoarelor Globale și Rolling care combină caracteristicile ambelor tipuri de obturatoare și este conceput pentru a reduce sau elimina efectul obturatoarei rolling, menținând în același timp un cost eficient și niveluri scăzute de zgomot. Obturatorul GRR imită comportamentul obturatoarei globale în fază de expoziție, unde toți pixelii încep să se expună simultan, dar resemnează obturatorul rolling în fază de citire, unde datele pixelilor sunt citite linie cu linie.
 
Mecanismul de funcționare unic al obturatoarei GRR o face special potrivită pentru scenarii de aplicare în care este necesară captarea obiectelor în mișcare rapidă, menținând controlul asupra costurilor. Exemple includ inspectarea prin vizionare industrială, navigarea robotică și aplicații de imaginare la înaltă viteză. Obturatorul GRR oferă imagini mai netede decât cele tradiționale ale obturatoarelor rolling, evitând distorsiunea imaginii cauzată de expoziția linie cu linie.

 
Cum funcționează modul GRR?

Fluxul de lucru al modului Global Reset Release Shutter (GRR) implică trei etape principale: etapa de resetare, etapa de integrare și etapa de citire.
 
În timpul fazei de resetare, toate rândurile de pixeli în mod GRR sunt resetate simultan, asigurând o expoziție consistentă. Acest lucru reduce ciocnirea mișcării și deformarea imaginii la captarea obiectelor care se mișcă rapid.

 
În etapa de integrare, toate rândurile de pixeli încep să fie expuse simultan, captând lumina din scena. În această etapă, modul GRR este similar obturatorului global, oferind camerei capacitatea de a captura o scenă dynamică fără a fi afectată de efectul obturatorului rulant. Faza de citire, totuși, revine la caracteristicile obturatorului rulant, unde rândurile de pixeli sunt citite linie cu linie, ceea ce poate duce la o luminositate neuniformă, mai ales între partea de sus și partea de jos a imaginii.
 
Pentru a controla eficient modul GRR, iluminarea consistentă poate fi furnizată în timpul fazei de integrare prin utilizarea unui flash sau a unei surse de lumină externe, asigurând astfel că toate rândurile de pixeli sunt expuse aceeași cantitate de timp. Acest control poate fi realizat prin intermediul pin-urilor GPIO sau comunicărilor I2C, declanșând secvența GRR și sincronizând iluminarea. De exemplu, camerele Basler oferă parametrul ReadoutTimeAbs pentru a ajuta utilizatorul să determine timpul de citire al senzorului, în timp ce modul de cameră Sinoseen ofere suport personalizat pentru modul GRR.

 
Probleme care pot apărea la utilizarea modului GRR și soluțiile acestora

Deși modul Global Reset Release Shutter (GRR) oferă avantaje semnificative în ceea ce privește minimizarea efectului de obturator derulant, există unele dezavantaje, în special în ceea ce privește uniformitatea luminozității imaginii și controlul expunerii. Pentru a depăși aceste probleme, pot fi folosite următoarele tehnici și strategii  

Utilizarea unui obturator mecanic extern

Deoarece rândurile de pixeli în modul GRR sunt citite cu timpuri de expoziție diferite, acest lucru duce la o luminositate neuniformă a imaginii, mai ales între partea de sus și cea de jos a imaginii. Pentru a rezolva această problemă, se poate folosi un obturator mecanic extern, care se închide la sfârșitul fazei de integrare, prevenind expoziția suplimentară a senzorului prin lumina ambientală în timpul citirii rândurilor inițiale. Această metodă asigură că senzorul nu este expus unei cantități suplimentare de lumină în timpul procesului de citire, menținând astfel o luminositate consistentă a imaginii.

 
Suprimarea Lumii Ambiente

Prin utilizarea flash-ului în timpul expoziției și asigurându-se că acesta este oprit imediat după ce expoziția este finalizată, este posibil să se simuleze efectul unui obturator global și să se reducă luminositatea neuniformă cauzată de diferențele de timp de expoziție între rânduri. Această metodă necesită un control precis al aprinderii și stingerii flash-ului pentru a se potrivi cu timpul de expoziție al modului GRR.
 
De asemenea, coerența expunerii poate fi îmbunătățită și mai mult prin utilizarea tehnologiei de flash sincronizat la viteză ridicată. Această tehnică permite sincronizarea impulsurilor de flash cu timpul de expoziție al camerei, asigurând că toate rândurile de pixeli sunt expuse aceeași cantitate de timp, reducând astfel diferențele de luminositate din imagine.

 
Ajustare prin Software

Inegalitatea luminosă cauzată de modul GRR poate fi, de asemenea, compensată parțial prin ajustare prin software. Analizând datele imaginii, variațiile de luminositate pot fi identificate și corectate pentru a îmbunătăți calitatea generală a imaginii.

 
Cum procedez pentru a alege tipul potrivit de obturator?

În primul rând, luați în considerare caracteristicile mișcării aplicației. Dacă aplicația dvs. implică obiecte sau camere care se mișcă la viteză ridicată, un obturator global ar putea fi cea mai bună alegere, deoarece expune toți pixelii simultan, evitând eficient diferența între ciocirea de mișcare și distorsiunea imaginii . Dacă aplicația ta este sensibilă la costuri și efectul de mișcare cealălalt nu este o problemă majoră, obturatorul cu derulare (rolling shutter) poate fi o opțiune cu un raport bun preț-performanță.
 
Pentru aplicații în care costurile și calitatea imaginii trebuie să fie echilibrate, otelul GRR oferă o compromis. otelul GRR mimează comportamentul unui otel global în timpul expunerii, reducând efectul otelului cu derulare, în timp ce menține unele dintre avantajele otelului cu derulare. Acest lucru face ca otelul GRR să fie potrivit pentru inspectarea vizuală industrială, navigarea robotică și aplicații de imaginare la viteză ridicată, mai ales în scenarii în care controlul precis al iluminării este necesar pentru a minimiza artefactele imaginii.
 
În plus, alte factori ai sistemului, cum ar fi rata de cadrage, sensibilitatea senzorului, condițiile de iluminat și capacitățile de post-procesare trebuie luate în considerare. Luați o decizie complexă.
 
În concluzie, sper că acest articol v-a ajutat să înțelegeți Deplasarea Globală a Resetului. Dacă aveți nevoie de un modul de cameră cu obturator personalizat, nu ezitați să ne contactați, Sinoseen are multe ani de experiență în industrie și o gamă largă de produse, suntem convinsi că putem să vă oferim cea mai potrivită soluție de modul de cameră .

Întrebări frecvente

Q: Cum afectează tipul de obturator calitatea imaginii?

R: Obturatoarele globale oferă imagini fără distorsiuni, obturatoarele derulante pot provoca distorsiuni ale imaginii, iar obturatoarele GRR minimizează distorsiunile menținându-se cost eficiente.
 
Q: Cum reduce un obturator GRR efectul obturătorului derulant?

R: Obturatorul GRR reduce distorsiunea imaginii datorată expunerii linie cu linie prin controlul precis al iluminării, deoarece toți pixelii sunt expuși simultan, iar citirea se face linie cu linie.