Care este conceptul de bază al fuziunii pixelilor şi cum funcţionează? Care sunt avantajele?

Claritatea imaginii și sensibilitatea au fost întotdeauna un obiectiv comun pentru utilizatori și dezvoltatori deopotrivă. 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 imagini de înaltă calitate să poată fi capturate în condiții de iluminare scăzută. Deși termenul fuziune a pixelilor este mai frecvent utilizat în camerele smartphone, acesta începe, de asemenea, să găsească aplicații în viziunea mașinilor și viziunea încorporată.

În acest articol, vom analiza în profunzime modul în care funcționează pixel binning și cum poate simula dimensiuni mai mari ale pixelilor prin fuziunea pixelilor, crescând astfel sensibilitatea camerei fără a crește dimensiunea senzorului.

Ce rol joacă pixelii în viziunea încorporată și camere?

Înainte de a explora tehnologia pixel binning, trebuie mai întâi să înțelegem rolul pe care îl joacă pixelii în viziunea încorporată și camere. Pixelii, cunoscuți și sub numele de fotoreceptori, sunt puncte fizice pe senzorul unei camere care sunt responsabile pentru captarea luminii pentru a forma o imagine. Dimensiunea unui pixel este de obicei măsurată în microni (un milionimi 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 medii 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, deoarece sunt capabili să captureze obiecte și detalii mai mici. De exemplu, camera compactă USB de 2mp Sinoseen SNS-USB2160-v1.0-aare o dimensiune a pixelului de 1.4 microni, care este considerată mai mică, în timp ce camera USB HDR de 2mp D694P1-A2-E-aare o dimensiune a pixelului de 3 microni, care este considerat mai mare.

Aici este momentul în care apare problema. Dacă vrei o cameră cu o rezoluție mare, dimensiunea mai mică a pixelilor limitează sensibilitatea camerei. Și dacă alegi o cameră cu o dimensiune mai mare a pixelilor, dimensiunea senzorului crește în consecință. Dacă aplicația ta necesită atât beneficiile unei camere cu dimensiune mică a pixelilor, cum ar fi capturarea obiectelor mici, obținând în același timp o bună sensibilitate, metodele tradiționale nu sunt suficiente.

Aici intervine binning-ul pixelilor. Camerele cu binning de imagine sunt capabile să simuleze dimensiuni mai mari ale pixelilor fără a opta pentru un senzor mai mare. În secțiunile următoare vom analiza acest concept în detaliu.

Definiția fuziunii de imagine

ce înseamnă binning？Binning-ul pixelilor este o tehnică inovatoare de procesare a imaginii care crește efectiv dimensiunea pixelilor senzorului prin combinarea semnalelor electrice ale pixelilor vecini, oferind astfel o sensibilitate îmbunătățită pentru camerele cu dimensiune mică a 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 camerelor care caută să crească sensibilitatea în timp ce mențin un design miniaturizat.

Cum funcționează Pixel Binning

Tehnologia pixel binning este implementată la nivelul procesorului de semnal de imagine prin metoda demosaicing, care combină informațiile din 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 fuziune a pixelilor, informația fiecărui pixel este integrată într-un singur pixel mare. Aceasta înseamnă că, în cazul unei fuziuni de 4 la 1 sau 2×2, de exemplu, rezoluția efectivă a imaginii va fi redusă la 1/4 din rezoluția senzorului; cu toate acestea, pentru cele mai multe aplicații 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 se capturează imagini în medii cu lumină scăzută.Găseștecâte pixeli are nevoie o fotografie- Nu.

Cheia fuziunii pixelilor este cât de eficient utilizează designurile existente ale senzorului. Prin combinarea datelor din pixelii vecini, camera este capabilă să îmbunătățească performanța sa 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 în dispozitivele mobile sau camerele industriale miniaturizate.

În plus, combinarea pixelilor oferă flexibilitate prin permiterea dezvoltatorilor de a alege diferite tipuri de combinare (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 combinarea pixelilor să fie ideală pentru implementarea soluțiilor personalizate de cameră.

Beneficiile utilizării combinării pixelilor în aplicațiile de viziune încorporată

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

• Sensibilitate mai mare:Prin combinarea pixelilor, sensibilitatea camerei este îmbunătățită semnificativ, ceea ce este deosebit de util în aplicațiile de viziune nocturnă și în medii cu lumină scăzută. Pixelii mai mari captează mai multă lumină, rezultând imagini de înaltă calitate chiar și în condiții de lumină scăzută.
• flexibilitate și personalizare:Tipuri diferite de fuziune a pixelilor (de exemplu, 2×2, 3×3, 4×4 etc.) oferă flexibilitate, permițând dezvoltatorilor să aleagă combinația cea mai potrivită de rezoluție și dimensiune a pixelilor pentru nevoile unei aplicații particulare. Acesta este un avantaj uriaș pentru dezvoltatori care trebuie să-și personalizeze soluțiile de cameră pentru a se potrivi unor medii de aplicație specifice.
• Designuri miniaturizate:Pe măsură ce sistemele încorporate devin din ce în ce mai mici, camerele cu capacități 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 acomoda alte componente hardware în dispozitiv, rezultând un design mai compact.
• Potrivit pentru aplicații specifice:Deși fuziunea pixelilor poate să nu fie suficientă pentru a justifica compromisurile de rezoluție în lumină puternică, în aplicații în care este necesară o sensibilitate crescută, cum ar fi supravegherea de securitate, astrofotografia sau imagistica biomedicală, fuziunea pixelilor oferă un impuls semnificativ de performanță.
• eficiență în ceea ce privește costurile:Fuzionarea pixelilor permite obținerea unei performanțe mai ridicate utilizând tehnologia senzorilor existenți, fără a fi nevoie să se investească în senzori mai scumpi și mai mari. Acest lucru o face o soluție rentabilă, în special pentru proiectele cu bugete limitate.

În rezumat, deși consolidarea pixelilor poate să nu fie potrivită pentru toate aplicațiile de cameră, oferă beneficii semnificative de performanță în aplicațiile care trebuie să funcționeze în condiții de iluminare scăzută. Fuzionarea pixelilor este o alegere ideală pentru aplicațiile de cameră care caută să crească sensibilitatea, menținând în același timp un design miniaturizat.

concluzie

În concluzie, binarea pixelilor nu este doar un mijloc eficient de a rezolva problemele de performanță în condiții de iluminare 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 binarea pixelilor în viitor pentru a îmbunătăți și mai mult calitatea imaginii și experiența utilizatorului.

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

Dacă aveți nevoie de un modul de cameră USB 3.0 personalizat, cameră GMSL sau modul de cameră MIPI pentru a integra în produsul dumneavoastră, nu ezitați să ne contactați sauvizitați pagina noastră de produse- Nu.