Монохромные и цветные модули камер: почему монохромные модули камер лучше подходят для встраиваемых систем машинного зрения?

Одним из важных критериев, которыми мы руководствуемся при выборе встраиваемой камеры машинного зрения, является тип цветности. Существует два распространенных типа цветных камер: черно-белые камеры и цветные камеры. Мы обычно используем цветные камеры для записи красочных изображений в нашей повседневной жизни. Однако это не обязательно означает, что цветные камеры превосходят черно-белые.

Монохромные камеры специализируются на съемке изображений в оттенках серого, в то время как цветные камеры снимают полноцветные изображения. Для отдельных встраиваемых систем машинного зрения,Черно-белые монохромные фотоаппаратыявляются более практичным и эффективным решением, поскольку они способны получать более детализированные изображения в условиях низкой освещенности. Давайте подробнее рассмотрим цветные и монохромные камеры, чтобы понять различия и почему для встраиваемых систем машинного зрения лучше использовать монохромные камеры, а не цветные.

Что такое модуль цветной камеры? Как это работает?

Модуль цветной камеры — это камера, которая захватывает и генерирует полноцветное изображение. Он использует пиксельные точки на датчике для захвата света определенной длины волны и преобразует информацию о свете в информацию о цвете с помощью матрицы цветовых фильтров (CFA). Цветные камеры снимают быстрее, чем монохромные. В условиях низкой освещенности цветные модули камер могут иметь такие проблемы, как недостаточная четкость и детализация. Это связано с тем, что массив цветных фильтров уменьшает количество света, попадающего на датчик.

В модулях цветных камер обычно используется CFA с чередованием красных, зеленых и синих фильтров в режиме Байера. Режим Байера захватывает только 1/3 падающего света на пиксель, а остальные цвета, которые не соответствуют режиму, автоматически фильтруются. Кроме того, этот режим требует восстановления полного панхроматического изображения с помощью алгоритма демозаики, который объединяет точки чувствительности для получения панхроматического пикселя, т.е. только один цвет измеряется в любой точке чувствительности, а остальные получаются путем вывода.

Цветные камеры, как правило, дешевле монохромных и чаще используются в фотографии, смартфонах и приложениях, требующих распознавания цвета и информации о цвете для массового потребительского рынка.

Что такое модуль монохромной камеры?

Ранее у нас была некоторая информация оЧерно-белые фотоаппараты. В отличие от цветных камер, которые специализируются на съемке изображений в оттенках серого, монохромные камеры могут захватывать все падающие свет, поскольку CFA не используется. Поглощаются и красный, и зеленый, и синий. Таким образом, количество света в три раза больше, чем у цветной камеры, при этом для уточнения изображения не требуются алгоритмы демозаики. Поэтому монохромные камеры имеют лучшую производительность, чем цветные камеры в условиях низкой освещенности.

Различия между цветными и монохромными камерами

Цветные и монохромные камеры — это два разных способа съемки изображений. Ниже мы сравним различия между ними с точки зрения качества изображения, светочувствительности и разрешения:

Качество изображения:Благодаря отсутствию массивов цветных фильтров, монохромные камеры способны делать более резкие и детализированные изображения, чем цветные камеры, особенно в условиях низкой освещенности. И наоборот, цветные камеры способны захватывать полноцветные изображения, что важно для приложений, требующих информации о цвете.

Светочувствительность:Из-за отсутствия массива цветных фильтров монохромные камеры более чувствительны к свету и получают больше света, чем цветные камеры. В результате лучшие монохромные модули камер имеют лучшую производительность при слабом освещении, чем цветные камеры.

Резолюция:Монохромные камеры имеют более высокое разрешение, чем цветные. Это связано с тем, что каждый пиксель монохромной камеры улавливает весь поступающий свет.

Почему монохромные камеры лучше цветных с точки зрения встраиваемых систем машинного зрения?

Встраиваемые системы машинного зрения требуют более точной детализации изображений и более высокой скорости обработки. Так почему же монохромные камеры лучше подходят для встраиваемых систем машинного зрения? Можно подытожить следующие преимущества:

1. Монохромные камеры лучше работают в условиях низкой освещенности
2. Алгоритмы монохромной камеры тщательно оптимизированы
3. Монохромные сенсоры по своей природе имеют более высокую частоту кадров

Давайте подробнее рассмотрим это ниже.

Улучшенная производительность при слабом освещении

Основное различие между цветными и монохромными камерами заключается в том, что монохромные камеры не имеют матрицы цветных фильтров (CFA). Убрав цветные фильтры, вы сделаете монохромную камеру более чувствительной к свету и получите больше света.
Кроме того, цветные камеры обычно оснащаются инфракрасными фильтрами для предотвращения различных проблем хроматической аберрации, вызванных реакцией трех основных цветов с ближними инфракрасными длинами волн света.
Поскольку монохромные камеры не имеют одновременно CFA и ИК-фильтров среза, сенсор может обнаруживать более широкий спектральный диапазон и принимать больше света. Это означает, что монохромные камеры способны очень хорошо работать в условиях низкой освещенности.

Более быстрые алгоритмы

Цветные камеры не подходят для встраиваемых систем машинного зрения на основе периферийного искусственного интеллекта из-за сложных алгоритмов построения изображений.
Напротив, многие алгоритмы монохромных камер могут быть использованы для обнаружения объектов, прогнозирования объектов и других приложений с помощью моделей машинного зрения.

Более высокая частота кадров

Пиксели сенсора монохромной камеры меньше, чем у цветных камер. В цветных камерах объем данных для обработки одного и того же изображения выше, а время обработки больше, чем в монохромных цифровых камерах, что приводит к более низкой частоте кадров. Напротив, монохромные камеры имеют более быструю обработку и более высокую частоту кадров.

Из этого можно сделать вывод, что при обработке одних и тех же данных изображения в отдельных встраиваемых системах машинного зрения скорость обработки, производительность при слабом освещении и частота кадров монохромных камер выше и лучше, чем у цветных, поэтому в отдельных встраиваемых системах машинного зрения лучше использовать монохромные камеры, чем цветные.

Области применения монохромных модулей камер

Давайте рассмотрим некоторые встраиваемые системы машинного зрения, которые не требуют информации о цвете, и посмотрим, как монохромная камера может изменить ситуацию.

Автоматическое распознавание номерных знаков (ANPR)

В интеллектуальных транспортных системах нам часто приходится выявлять нарушения путем захвата номерных знаков. Первое, что мы можем прояснить, это то, что нам не нужна информация о цвете, нам просто нужно быстро захватить изображение, а затем проанализировать его, чтобы прочитать информацию о транспортном средстве с помощью OCR (оптическое распознавание символов). Будь то день или ночь. Таким образом, монохромные цифровые камеры с высокой чувствительностью и хорошими характеристиками при слабом освещении могут хорошо выполнять эту задачу. Тем не менее, в отдельных областях, где требуется распознавание цветных пластин, по-прежнему необходимо использовать цветные камеры.

QИнспекция эффективности

В приложениях промышленной автоматизации, где камеры используются для определения того, поврежден объект или нет, можно использовать монохромные камеры. Это широко используется на заводах для обеспечения удовлетворительного качества продукта.

Заключение

В заключение можно сказать, что как монохромные, так и цветные камеры имеют свои преимущества и ограничения. Больше приложений и наши потребности разные, мне нужно объединить реальную ситуацию, чтобы сделать выбор. Монохромная камера обладает высокой производительностью при слабом освещении, способна делать четкие, детализированные изображения в условиях низкой освещенности, но стоимость выше, так как она не позволяет делать цветные изображения. Цветные камеры способны снимать полноцветные изображения, но имеют низкую светочувствительность и могут давать нечеткие, недетализированные изображения в условиях низкой освещенности.

Мы надеемся, что эта статья дала вам первоначальное представление о различиях между монохромными и цветными камерами, а также представление о том, в каких приложениях монохромные камеры подходят. Например, в тех случаях, когда важна не цветовая сигнализация, а чувствительность и производительность при слабом освещении, следует использовать монохромную камеру.

Конечно, компания Sinoseen всегда готова помочь вам, если вам нужна помощь, и имеет более чем 15-летний опыт работы в качестве поставщикаРешения для камер OEM, Sinoseen предлагает широкий ассортимент монохромных камер с различными конфигурациями и параметрами для каждого применения. Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам, если вам нужна помощь.