6 факторов, определяющих производительность камеры в условиях низкой освещенности | Как оптимизировать?

Как выполнять съемку в условиях недостаточной освещенности? Это одна из главных проблем, которая долгое время беспокоила приложения встроенной компьютерной зрение. Достижение хорошей производительности в условиях низкой освещенности не является простой задачей, так как она зависит от взаимодействия различных факторов. В прошлом, из-за ограниченных технологий, изображения, захваченные в условиях слабого освещения, были нечеткими и даже содержали много шума и потери деталей. С развитием датчиков и технологий встроенной компьютерной зрение, сейчас для съемки в условиях низкой освещенности существуют хорошие решения, которые позволяют делать снимки даже ночью.

В этой статье мы рассмотрим факторы, влияющие на производительность при слабом освещении и отдельные области применения, где используется съемка в условиях низкой освещенности.

Что такое производительность в условиях низкой освещенности?

Прежде чем рассматривать факторы, влияющие на производительность в условиях низкой освещенности, нам нужно понять, что такое производительность в условиях низкой освещенности.
Производительность в условиях низкой освещенности — это способность камеры предоставлять четкие изображения в условиях недостаточной освещенности, сохраняя детали изображения и минимизируя шум. Эта производительность важна для систем зрения, которым требуется съемка в ночное время или в условиях слабого освещения. Ниже приведено сравнение съемки с использованием и без использования устройств, способных работать в условиях низкой освещенности.

Какие факторы влияют на производительность камеры в условиях низкой освещенности?

Существует шесть основных факторов, влияющих на производительность камеры в условиях низкой освещенности:

1. Соотношение сигнал/шум (SNR)
2. Диафрагма объектива
3. Размер пикселя
4. Чувствительность
5. Экологические факторы
6. Алгоритмы обработки изображений

Рассмотрим подробнее каждый из этих факторов ниже.

Соотношение сигнал/шум (SNR)

Соотношение сигнал/шум (SNR) является важной характеристикой производительности камеры, отражающей соотношение сигнала к шуму в изображении. Высокое значение SNR обычно означает, что в условиях низкой освещенности меньше шума, и модуль камеры может обеспечивать более четкие изображения. Камера для работы в условиях низкой освещенности разработана для достижения более высокого значения SNR за счет минимизации шума, что улучшает качество изображения.

Диафрагма объектива

Размер диафрагмы объектива определяет количество света, попадающего на датчик. Чем больше диафрагма, тем больше света проникает внутрь, и тем лучше это для съемки в условиях низкой освещенности. Именно поэтому большая диафрагма рекомендуется при съемке в условиях недостаточной освещенности. Однако увеличение диафрагмы может сопровождаться уменьшением глубины резкости, поэтому для приложений с вариациями расстояния требуется тщательное проектирование.

Размер пикселя

Пиксели являются базовыми единицами, из которых состоит изображение, а размер пикселей — это физические размеры этих пиксельных единиц. Чем больше размер пикселя, тем больше его способность принимать свет. Он может захватывать больше деталей и снижать шум в условиях низкой освещенности. Важно отметить, что увеличение размера пикселей приведет к уменьшению количества пикселей, которые могут быть размещены на миниатюрном модуле камеры , что приведет к снижению разрешения или увеличению размера датчика.

Чувствительность

Чувствительность является показателем способности датчика изображения преобразовывать падающий свет в электрический сигнал, другими словами, насколько хорошо камера реагирует на свет. Камера с высокой чувствительностью может захватывать больше деталей изображения при низком освещении. Это одна из ключевых характеристик камеры для съемки в условиях недостаточной освещенности.

Экологические факторы

Общая яркость окружающей среды влияет на способность камеры получать приемлемые изображения. Цветовая температура доступного света влияет на баланс белого и способности камеры к воспроизведению цветов. При этом более высокие температуры увеличивают шум и снижают производительность в условиях слабого освещения, поэтому камеры для съемки в темноте требуют адекватного решения по тепловому управлению.

Алгоритмы обработки изображений

Алгоритмы подавления шума в модуле камеры эффективно удаляют нежелательную зернистость с изображений и сохраняют детали в условиях слабого освещения. HDR захватывает более широкий диапазон тонов и предотвращает пересветы и сжатие теней.

Эти факторы взаимосвязаны и вместе влияют на эффективность работы камеры в условиях низкой освещенности. Например, камеры с большими размерами пикселей и высоким коэффициентом сигнал/шум обеспечивают высококачественный вывод изображения в условиях низкой освещенности. В то же время оптимизация диафрагмы объектива, чувствительности и алгоритмов обработки изображений может еще больше улучшить работу камеры в условиях низкой освещенности.

Как оптимизировать работу камеры в условиях низкой освещенности?

Теперь, когда мы поняли вышеуказанные факторы, влияющие на работу камеры в условиях низкой освещенности, мы можем провести целевую оптимизацию, чтобы обеспечить максимальную производительность камеры в условиях низкой освещенности. Ниже кратко описаны несколько вариантов оптимизации:
Оптимизация объектива: выберите объектив с большим максимальным отверстием и добавьте оптическую стабилизацию, чтобы максимально увеличить способность фокусировать свет.
Оптимизированные алгоритмы обработки изображений: Улучшите качество изображения в условиях низкой освещенности с помощью продвинутого подавления шума, оптимизации динамического диапазона и других техник оптимизации изображения.
Экологические соображения: Тщательно оцените условия, цветовую температуру и интенсивность окружающего освещения, чтобы обеспечить оптимальную работу камеры.

Применение модулей камер для низкой освещенности в современной встроенной системе зрения

Камеры для низкой освещенности сейчас широко используются в различных приложениях встроенной системы зрения. Здесь мы кратко рассмотрим некоторые из более распространенных и популярных приложений, основанных на работе камер в условиях низкой освещенности.

Мониторинг интеллектуальных транспортных систем: Интеллектуальные транспортные системы должны использовать модули камер для низкой освещенности для распознавания номерных знаков и мониторинга дорожного движения ночью или в условиях недостаточной освещенности, таких как туннели. Хотя не все интеллектуальные транспортные системы требуют камер для низкой освещенности, их использование все же рекомендуется.

Промышленный контроль: В производственной отрасли камеры с низким уровнем освещения могут использоваться для автоматизированного контроля качества, чтобы обеспечивать высокие стандарты продукции даже в плохо освещенных рабочих условиях. Модули камер ночного видения sinoseen способны предоставлять качественную съемку, сохраняя превосходную производительность при слабом освещении.

Беспилотники: Сегодня дроны являются популярным применением, и установка высокоэффективного модуля камеры с низким уровнем освещения на дрон позволяет выполнять ночную воздушную съемку или другие задачи наблюдения.

Решения для низкого уровня освещения от SInoseen

В SInoseen мы предлагаем широкий ассортимент модулей камер для низкого уровня освещения. С пятнадцатилетним опытом встроенной компьютерной зрение и командой специализированных инженеров мы можем предложить наиболее подходящее решение модуля камеры для низкого уровня освещения для ваших потребностей. Конечно, у нас также есть некоторые примеры решений, если вы заинтересованы, вы можете их посмотреть. При этом мы также можем разработать индивидуальное решение в соответствии с вашими потребностями, чтобы убедиться, что оно полностью соответствует вашим ожиданиям.