Care este conceptul de bază al fuziunii pixelilor și cum funcționează? Care sunt avantajele?

Claritatea și sensibilitatea imaginii au fost întotdeauna un obiectiv comun atât pentru utilizatori, cât și pentru dezvoltatori. În ultimii ani, tehnica "pixel binning" a devenit un subiect fierbinte, care îmbunătățește sensibilitatea camerelor cu dimensiuni mici ale pixelilor într-un mod unic, astfel încât imaginile de înaltă calitate să poată fi capturate în condiții de lumină slabă. În timp ce termenul de fuziune a pixelilor este mai frecvent utilizat în camerele smartphone-urilor, începe să găsească aplicații și în viziunea artificială și viziunea încorporată.

În acest articol vom arunca o privire în profunzime asupra modului în care funcționează pixel binning și cum poate simula dimensiuni mai mari ale pixelilor prin îmbinarea pixelilor, crescând astfel sensibilitatea camerei fără a crește dimensiunea senzorului.

Ce rol joacă pixelii în vederea încorporată și în camere?

Înainte de a explora tehnologia de pixel binning, trebuie mai întâi să înțelegem rolul pe care îl joacă pixelii în viziunea încorporată și în camere. Pixelii, cunoscuți și sub numele de fotoreceptori, sunt puncte fizice de pe senzorul unei camere care sunt responsabile pentru captarea luminii pentru a forma o imagine. Dimensiunea unui pixel este de obicei măsurată în microni (o milionime dintr-un micron), iar pixelii mai mici de un micron sunt considerați foarte mici.

Pixelii mai mari pot colecta mai multă lumină decât cei mai mici, ceea ce este deosebit de important în mediile în care lumina este rară. Prin urmare, pentru a obține calitatea dorită a imaginii în aceste condiții, de obicei tindem să alegem senzori cu dimensiuni mai mari ale pixelilor. Cu toate acestea, pixelii mai mici au și avantajele lor prin faptul că sunt capabili să surprindă obiecte și detalii mai mici. De exemplu, SNS-USB2160-v1.0-a de la SinoseenCameră USB compactă de dimensiuni mici de 2 MP - are o dimensiune a pixelilor de 1,4 microni, care este considerat mai mic, în timp ce D694P1-A2-E-aCameră USB HDR de 2mp - are o dimensiune a pixelilor de 3 microni, care este considerat mai mare.

Acesta este momentul în care apare problema. Dacă doriți o cameră de înaltă rezoluție, dimensiunea sa mai mică a pixelilor limitează sensibilitatea camerei. Și dacă alegeți o cameră cu o dimensiune mai mare a pixelilor, dimensiunea senzorului crește în consecință. Dacă aplicația dumneavoastră necesită ambele beneficii ale unei camere de dimensiuni mici, cum ar fi capturarea obiectelor mici în timp ce obțineți o sensibilitate bună, metodele tradiționale nu sunt suficiente.

Aici intră în joc pixel binning. Camerele de binning de imagini sunt capabile să simuleze dimensiuni mai mari ale pixelilor fără a opta pentru un senzor mai mare. În secțiunile următoare vom analiza acest concept mai detaliat.

Definiția îmbinării imaginilor

Ce înseamnă binning?Pixel binning este o tehnică inovatoare de procesare a imaginii care crește în mod eficient dimensiunea pixelilor senzorului prin combinarea semnalelor electrice ale pixelilor vecini, oferind astfel o sensibilitate sporită pentru camerele de dimensiuni mici ale pixelilor.
În esență, tehnologia pixel binning permite camerelor să emuleze dimensiuni mai mari ale pixelilor prin combinarea mai multor pixeli fără a sacrifica rezoluția. Această tehnică este o soluție ideală pentru aplicațiile de cameră care încearcă să crească sensibilitatea, menținând în același timp un design miniaturizat.

Cum funcționează Pixel Binning

Tehnologia de pixel binning este implementată la nivel de procesor de semnal de imagine prin metoda de demosaicare, care combină informațiile de la patru pixeli vecini într-un singur pixel. Procesul implică combinarea unei grile de 2×2, 2×1, 3×3 sau 4×4 pixeli într-un "superpixel" mai mare.

În timpul procesului de îmbinare a pixelilor, informațiile fiecărui pixel sunt integrate într-un singur pixel mare. Aceasta înseamnă că, în cazul unei îmbinări de 4 la 1 sau 2×2 pixeli, de exemplu, rezoluția efectivă a imaginii va fi redusă la 1/4 din rezoluția senzorului; Cu toate acestea, pentru majoritatea aplicațiilor de viziune încorporată, acest compromis de rezoluție este acceptabil, deoarece o anumită cantitate de rezoluție poate fi adesea sacrificată pentru o calitate mai bună a imaginii atunci când capturați imagini în medii cu lumină slabă. Aflăde câți pixeli are nevoie o fotografie.

Cheia fuziunii pixelilor este cât de eficient utilizează modelele de senzori existente. Prin combinarea datelor de la pixelii vecini, camera este capabilă să-și îmbunătățească performanța sensibilă la lumină fără a crește dimensiunea fizică a senzorului. Această tehnică este deosebit de valoroasă pentru aplicațiile care necesită o sensibilitate ridicată într-un spațiu compact, cum ar fi dispozitivele mobile sau camerele industriale miniaturizate.

În plus, îmbinarea pixelilor oferă flexibilitate, permițând dezvoltatorilor să aleagă diferite tipuri de îmbinare (de exemplu, 2×2, 3×3, 4×4 etc.) pentru a găsi cea mai potrivită combinație de rezoluție și dimensiune a pixelilor pentru cerințele specifice ale aplicației. Această flexibilitate face ca îmbinarea pixelilor să fie ideală pentru implementarea soluțiilor de cameră personalizate.

Beneficiile utilizării pixel binning în aplicațiile de viziune încorporate

Tehnologia Pixel binning oferă mai multe avantaje semnificative care o fac un instrument puternic pentru îmbunătățirea performanței modulelor de cameră de dimensiuni mici ale pixelilor.

• Sensibilitate mai mare:Prin îmbinarea pixelilor, sensibilitatea camerei este mult îmbunătățită, ceea ce este util mai ales în aplicațiile de vedere pe timp de noapte și în mediile cu lumină slabă. Pixelii mai mari captează mai multă lumină, rezultând imagini de înaltă calitate chiar și în condiții de lumină slabă.
• Flexibilitate și personalizare:Diferite tipuri de îmbinare a pixelilor (de exemplu, 2×2, 3×3, 4×4 etc.) oferă flexibilitate, permițând dezvoltatorilor să aleagă cea mai potrivită combinație de rezoluție și dimensiune a pixelilor pentru nevoile unei anumite aplicații. Acesta este un avantaj uriaș pentru dezvoltatorii care trebuie să-și personalizeze soluțiile de cameră pentru a se potrivi cu anumite medii de aplicații.
• Modele miniaturizate:Pe măsură ce sistemele încorporate devin din ce în ce mai mici, camerele cu capabilități de fuziune a pixelilor pot ajuta la limitarea dimensiunii camerei, obținând în același timp sensibilitatea dorită. Acest lucru oferă dezvoltatorilor de produse mai mult spațiu pentru a găzdui alte componente hardware din dispozitiv, rezultând un design mai compact.
• Potrivit pentru aplicații specifice:În timp ce îmbinarea pixelilor poate să nu fie suficientă pentru a justifica compromisul de rezoluție în lumină puternică, în aplicațiile în care este necesară o sensibilitate sporită, cum ar fi supravegherea de securitate, astrofotografia sau imagistica biomedicală, fuziunea pixelilor oferă o creștere semnificativă a performanței.
• EFICIENȚĂ A COSTURILOR:Îmbinarea pixelilor permite obținerea unor performanțe mai mari folosind tehnologia senzorilor existentă, fără a fi nevoie să investiți în senzori mai scumpi și mai mari. Acest lucru îl face o soluție rentabilă, în special pentru proiectele cu bugete limitate.

Pe scurt, deși consolidarea pixelilor poate să nu fie potrivită pentru toate aplicațiile camerei, oferă beneficii semnificative de performanță în aplicațiile care trebuie să funcționeze în condiții de lumină slabă. Îmbinarea pixelilor este o alegere ideală pentru aplicațiile de cameră care încearcă să crească sensibilitatea, menținând în același timp un design miniaturizat.

Concluzie

În concluzie, pixel binning nu este doar un mijloc eficient de rezolvare a problemelor de performanță în condiții de lumină scăzută, ci și un factor important în avansarea tehnologiei de viziune încorporată. Pe măsură ce tehnologia continuă să avanseze, ne putem aștepta să vedem mai multe aplicații inovatoare bazate pe pixel binning în viitor pentru a îmbunătăți și mai mult calitatea imaginii și experiența utilizatorului.

Sinoseen, caun producător de module de cameră încorporate, are peste 14 ani de experiență în domeniu, cu produse care includ caracteristici precum rezoluție înaltă, matrice fără filtre de culoare și dimensiuni mici ale pixelilor. Ideal pentru aplicații precum microscopia digitală, recunoașterea automată a plăcuțelor de înmatriculare și inspecția calității.

Dacă aveți nevoie de un modul de cameră USB 3.0 personalizat, o cameră GMSL sau un modul de cameră MIPI pentru a vă integra în produsul dvs., nu ezitați să ne contactați sauVizitați pagina noastră de produse.