Что такое основное понятие слияния пикселей и как это работает? каковы преимущества?

Четкость изображения и чувствительность всегда были общей целью как для пользователей, так и для разработчиков. В последние годы техника «объединения пикселей» стала горячей темой, которая уникальным образом улучшает чувствительность камер с маленькими размерами пикселей, позволяя захватывать качественные изображения в условиях низкой освещенности. Хотя термин объединение пикселей чаще используется в камерах смартфонов, он также начинает находить применение в машинном зрении и встроенном зрении.

В этой статье мы подробно рассмотрим, как работает объединение пикселей и как оно может имитировать большие размеры пикселей, объединяя пиксели, тем самым увеличивая чувствительность камеры без увеличения размера сенсора.

Какую роль играют пиксели в встроенном зрении и камерах?

Перед тем как исследовать технологию биннинга пикселей, мы сначала должны понять роль, которую играют пиксели в встроенном зрении и камерах. Пиксели, также известные как фоточувствительные элементы, являются физическими точками на сенсоре камеры, которые отвечают за захват света для формирования изображения. Размер пикселя обычно измеряется в микрометрах (одна миллионная микрометра), и пиксели меньше одного микрометра считаются очень маленькими.

Более крупные пиксели могут собирать больше света, чем меньшие, что особенно важно в условиях, где света недостаточно. Поэтому, чтобы получить желаемое качество изображения в этих условиях, мы обычно склонны выбирать сенсоры с большими размерами пикселей. Однако меньшие пиксели также имеют свои преимущества, так как они способны захватывать меньшие объекты и детали. Например, камера Sinoseen SNS-USB2160-v1.0-a2mp компактная маленькая USB-камера-имеет размер пикселя 1.4 микрометра, что считается меньшим, в то время как камера D694P1-A2-E-a2mp HDR USB-камера-имеет размер пикселя 3 микрометра, что считается большим.

Это когда возникает проблема. Если вам нужна камера с высоким разрешением, ее меньший размер пикселей ограничивает чувствительность камеры. И если вы выберете камеру с большим размером пикселей, размер сенсора соответственно увеличивается. Если ваше приложение требует как преимуществ камеры с маленьким размером пикселей, таких как захват крошечных объектов, при этом обеспечивая хорошую чувствительность, традиционные методы недостаточны.

Здесь на помощь приходит объединение пикселей. Камеры с объединением изображений могут имитировать большие размеры пикселей, не выбирая более крупный сенсор. В следующих разделах мы рассмотрим эту концепцию более подробно.

Определение объединения изображений

что означает объединение？Объединение пикселей — это инновационная техника обработки изображений, которая эффективно увеличивает размер пикселей сенсора, комбинируя электрические сигналы соседних пикселей, тем самым обеспечивая повышенную чувствительность для камер с маленьким размером пикселей.
В своей основе технология объединения пикселей позволяет камерам имитировать большие размеры пикселей, комбинируя несколько пикселей без потери разрешения. Эта техника является идеальным решением для камер, которые стремятся увеличить чувствительность, сохраняя миниатюрный дизайн.

Как работает объединение пикселей

Технология объединения пикселей реализуется на уровне процессора обработки изображений с помощью метода демозаики, который объединяет информацию из четырех соседних пикселей в один пиксель. Процесс включает в себя объединение сетки из 2×2, 2×1, 3×3 или 4×4 пикселей в более крупный «суперпиксель».

Во время процесса слияния пикселей информация каждого пикселя интегрируется в один большой пиксель. Это означает, что в случае слияния 4 к 1 или 2×2 пикселей, например, эффективное разрешение изображения будет уменьшено до 1/4 разрешения сенсора; однако для большинства встроенных приложений визуализации этот компромисс в разрешении приемлем, так как определенное количество разрешения часто можно пожертвовать ради лучшего качества изображения при захвате изображений в условиях низкой освещенности. Узнайте,сколько пикселей нужно для фотографии.

Ключ к слиянию пикселей заключается в том, насколько эффективно оно использует существующие конструкции сенсоров. Объединяя данные от соседних пикселей, камера может улучшить свою светочувствительность, не увеличивая физический размер сенсора. Эта техника особенно ценна для приложений, которые требуют высокой чувствительности в компактном пространстве, таких как мобильные устройства или миниатюрные промышленные камеры.

Кроме того, объединение пикселей предоставляет гибкость, позволяя разработчикам выбирать различные типы объединения (например, 2×2, 3×3, 4×4 и т. д.), чтобы найти наиболее подходящее сочетание разрешения и размера пикселя для конкретных требований приложения. Эта гибкость делает объединение пикселей идеальным для реализации индивидуальных решений для камер.

Преимущества использования объединения пикселей в встроенных визуальных приложениях

Технология объединения пикселей предлагает несколько значительных преимуществ, которые делают ее мощным инструментом для улучшения производительности камер с маленьким размером пикселя.

• Более высокая чувствительность:Объединяя пиксели, чувствительность камеры значительно улучшается, что особенно полезно в приложениях ночного видения и в условиях низкой освещенности. Более крупные пиксели захватывают больше света, что приводит к высококачественным изображениям даже в условиях низкой освещенности.
• гибкость и настройка:Разные типы слияния пикселей (например, 2×2, 3×3, 4×4 и т. д.) обеспечивают гибкость, позволяя разработчикам выбирать наиболее подходящее сочетание разрешения и размера пикселя для нужд конкретного приложения. Это огромное преимущество для разработчиков, которым необходимо настраивать свои решения для камер, чтобы они соответствовали специфическим условиям применения.
• Миниатюрные конструкции:Поскольку встроенные системы становятся все меньше, камеры с возможностями слияния пикселей могут помочь ограничить размер камеры, достигая необходимой чувствительности. Это дает разработчикам продуктов больше пространства для размещения других аппаратных компонентов в устройстве, что приводит к более компактному дизайну.
• Подходит для конкретных приложений:Хотя слияние пикселей может быть недостаточным, чтобы оправдать компромисс в разрешении при ярком свете, в приложениях, где требуется повышенная чувствительность, таких как охрана, астрофотография или биомедицинская визуализация, слияние пикселей обеспечивает значительное увеличение производительности.
• эффективность затрат:Слияние пикселей позволяет достичь более высокой производительности с использованием существующей сенсорной технологии без необходимости инвестировать в более дорогие, крупные сенсоры. Это делает его экономически эффективным решением, особенно для проектов с ограниченными бюджетами.

В заключение, хотя консолидация пикселей может не подходить для всех приложений камер, она предлагает значительные преимущества в производительности в приложениях, которые должны работать в условиях низкой освещенности. Слияние пикселей является идеальным выбором для приложений камер, которые стремятся увеличить чувствительность, сохраняя миниатюрный дизайн.

Заключение

В заключение, биннинг пикселей является не только эффективным средством решения проблем производительности в условиях низкой освещенности, но и важным фактором в развитии технологий встроенного зрения. Поскольку технологии продолжают развиваться, мы можем ожидать появления более инновационных приложений на основе биннинга пикселей в будущем для дальнейшего улучшения качества изображения и пользовательского опыта.

Sinoseen, какпроизводитель встроенных камерных модулей, имеет более 14 лет опыта в этой области, с продуктами, которые включают такие функции, как высокое разрешение, массивы без цветных фильтров и маленькие размеры пикселей. Идеально подходит для таких приложений, как цифровая микроскопия, автоматическое распознавание номерных знаков и контроль качества.

Если вам нужен индивидуальный модуль камеры USB 3.0, камера GMSL или модуль камеры MIPI для интеграции в ваш продукт, не стесняйтесь связаться с нами илипосетить нашу страницу продукта.