แนวคิดพื้นฐานของการรวมพิกเซลคืออะไรและทํางานอย่างไร ข้อดีคืออะไร?

ความคมชัดและความไวของภาพเป็นเป้าหมายร่วมกันสําหรับผู้ใช้และนักพัฒนามาโดยตลอด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคนิค "การรวมพิกเซล" ได้กลายเป็นประเด็นร้อน ซึ่งช่วยเพิ่มความไวของกล้องที่มีขนาดพิกเซลขนาดเล็กด้วยวิธีที่ไม่เหมือนใคร เพื่อให้สามารถถ่ายภาพคุณภาพสูงได้ในสภาพแสงน้อย แม้ว่าคําว่าการรวมพิกเซลจะใช้กันทั่วไปในกล้องสมาร์ทโฟน แต่ก็เริ่มพบการใช้งานในแมชชีนวิชันและวิสัยทัศน์แบบฝังตัว

ในบทความนี้เราจะมาดูเชิงลึกว่าการรวมพิกเซลทํางานอย่างไรและวิธีจําลองขนาดพิกเซลที่ใหญ่ขึ้นโดยการรวมพิกเซลเข้าด้วยกันซึ่งจะช่วยเพิ่มความไวของกล้องโดยไม่ต้องเพิ่มขนาดของเซ็นเซอร์

พิกเซลมีบทบาทอย่างไรในการมองเห็นและกล้องแบบฝังตัว

ก่อนที่จะสํารวจเทคโนโลยีการรวมพิกเซลก่อนอื่นเราต้องเข้าใจบทบาทของพิกเซลในการมองเห็นและกล้องแบบฝังตัว พิกเซลหรือที่เรียกว่าตัวรับแสงเป็นจุดทางกายภาพบนเซ็นเซอร์ของกล้องที่มีหน้าที่จับแสงเพื่อสร้างภาพ ขนาดของพิกเซลมักจะวัดเป็นไมครอน (หนึ่งในล้านของไมครอน) และพิกเซลที่เล็กกว่าหนึ่งไมครอนถือว่าเล็กมาก

พิกเซลที่ใหญ่กว่าสามารถรวบรวมแสงได้มากกว่าพิกเซลที่เล็กกว่า ซึ่งเป็นสิ่งสําคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่แสงขาดแคลน ดังนั้นเพื่อให้ได้คุณภาพของภาพที่ต้องการในสภาวะเหล่านี้เรามักจะเลือกเซ็นเซอร์ที่มีขนาดพิกเซลมากกว่า อย่างไรก็ตาม พิกเซลที่เล็กกว่าก็มีข้อดีคือสามารถจับภาพวัตถุและรายละเอียดที่เล็กลงได้ ตัวอย่างเช่น SNS-USB2160-v1.0-a ของ Sinoseenกล้อง USB ขนาดเล็กขนาดกะทัดรัด 2mp - มีขนาดพิกเซล 1.4 ไมครอนซึ่งถือว่ามีขนาดเล็กกว่า ในขณะที่ D694P1-A2-E-aกล้อง USB HDR 2mp - มีขนาดพิกเซล 3 ไมครอนซึ่งถือว่าใหญ่กว่า

นี่คือเมื่อปัญหาเกิดขึ้น หากคุณต้องการกล้องความละเอียดสูงขนาดพิกเซลที่เล็กกว่าจะจํากัดความไวของกล้อง และหากคุณเลือกกล้องที่มีขนาดพิกเซลที่ใหญ่กว่า ขนาดเซ็นเซอร์จะเพิ่มขึ้นตามลําดับ หากแอปพลิเคชันของคุณต้องการประโยชน์ทั้งสองอย่างของกล้องขนาดพิกเซลขนาดเล็ก เช่น การจับภาพวัตถุขนาดเล็กในขณะที่ยังคงได้รับความไวที่ดี

นี่คือจุดที่การรวมพิกเซลเข้ามามีบทบาท กล้อง Image Binning สามารถจําลองขนาดพิกเซลที่ใหญ่ขึ้นได้โดยไม่ต้องเลือกใช้เซ็นเซอร์ที่ใหญ่ขึ้น ในส่วนถัดไปเราจะดูแนวคิดนี้โดยละเอียด

คําจํากัดความของการรวมภาพ

การ binning หมายถึงอะไร?การรวมพิกเซลเป็นเทคนิคการประมวลผลภาพที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่เพิ่มขนาดของพิกเซลเซ็นเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการรวมสัญญาณไฟฟ้าของพิกเซลข้างเคียงเข้าด้วยกัน ซึ่งจะช่วยเพิ่มความไวสําหรับกล้องขนาดพิกเซลขนาดเล็ก
โดยพื้นฐานแล้ว เทคโนโลยีการรวมพิกเซลช่วยให้กล้องสามารถเลียนแบบขนาดพิกเซลที่ใหญ่ขึ้นโดยการรวมหลายพิกเซลเข้าด้วยกันโดยไม่ลดทอนความละเอียด เทคนิคนี้เป็นทางออกที่ดีสําหรับการใช้งานกล้องที่ต้องการเพิ่มความไวในขณะที่ยังคงการออกแบบขนาดเล็ก

Pixel Binning ทํางานอย่างไร

เทคโนโลยีการรวมพิกเซลถูกนํามาใช้ในระดับตัวประมวลผลสัญญาณภาพผ่านวิธีการสาธิต ซึ่งรวมข้อมูลจากพิกเซลข้างเคียงสี่พิกเซลเข้าด้วยกันเป็นพิกเซลเดียว กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการรวมตาราง 2×2, 2×1, 3×3 หรือ 4×4 พิกเซลเข้าด้วยกันเป็น "ซูเปอร์พิกเซล" ที่ใหญ่กว่า

ในระหว่างกระบวนการรวมพิกเซลข้อมูลของแต่ละพิกเซลจะถูกรวมไว้ในพิกเซลขนาดใหญ่เดียว ซึ่งหมายความว่าในกรณีของการผสานพิกเซล 4 ต่อ 1 หรือ 2×2 ตัวอย่างเช่น ความละเอียดที่มีประสิทธิภาพของภาพจะลดลงเหลือ 1/4 ของความละเอียดของเซ็นเซอร์ อย่างไรก็ตาม สําหรับการใช้งานการมองเห็นแบบฝังตัวส่วนใหญ่ การแลกเปลี่ยนความละเอียดนี้เป็นที่ยอมรับได้ เนื่องจากมักจะเสียสละความละเอียดจํานวนหนึ่งเพื่อคุณภาพของภาพที่ดีขึ้นเมื่อถ่ายภาพในสภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อย ค้นพบรูปภาพต้องการกี่พิกเซล.

กุญแจสําคัญในการรวมพิกเซลคือการใช้การออกแบบเซ็นเซอร์ที่มีอยู่อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด ด้วยการรวมข้อมูลจากพิกเซลข้างเคียงกล้องสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพที่ไวต่อแสงได้โดยไม่ต้องเพิ่มขนาดทางกายภาพของเซ็นเซอร์ เทคนิคนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสําหรับการใช้งานที่ต้องการความไวสูงในพื้นที่ขนาดกะทัดรัด เช่น ในอุปกรณ์พกพาหรือกล้องอุตสาหกรรมขนาดเล็ก

นอกจากนี้ การรวมพิกเซลยังให้ความยืดหยุ่นโดยอนุญาตให้นักพัฒนาเลือกประเภทการผสานต่างๆ (เช่น 2×2, 3×3, 4×4 เป็นต้น) เพื่อค้นหาการผสมผสานระหว่างความละเอียดและขนาดพิกเซลที่เหมาะสมที่สุดสําหรับความต้องการของแอปพลิเคชันเฉพาะ ความยืดหยุ่นนี้ทําให้การรวมพิกเซลเหมาะอย่างยิ่งสําหรับการใช้โซลูชันกล้องแบบกําหนดเอง

ประโยชน์ของการใช้ pixel binning ในแอปพลิเคชันการมองเห็นแบบฝังตัว

เทคโนโลยีการรวมพิกเซลมีข้อดีที่สําคัญหลายประการที่ทําให้เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงประสิทธิภาพของโมดูลกล้องขนาดพิกเซลขนาดเล็ก

• ความไวที่สูงขึ้น:การรวมพิกเซลเข้าด้วยกันความไวของกล้องจะดีขึ้นอย่างมากซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งในการใช้งานการมองเห็นตอนกลางคืนและสภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อย พิกเซลที่ใหญ่ขึ้นจะจับแสงได้มากขึ้น จึงได้ภาพคุณภาพสูงแม้ในสภาพแสงน้อย
• ความยืดหยุ่นและการปรับแต่ง:ประเภทการผสานพิกเซลที่แตกต่างกัน (เช่น 2×2, 3×3, 4×4 เป็นต้น) ให้ความยืดหยุ่น ช่วยให้นักพัฒนาสามารถเลือกการผสมผสานระหว่างความละเอียดและขนาดพิกเซลที่เหมาะสมที่สุดสําหรับความต้องการของแอปพลิเคชันเฉพาะ นี่เป็นข้อได้เปรียบอย่างมากสําหรับนักพัฒนาที่ต้องการปรับแต่งโซลูชันกล้องให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมการใช้งานเฉพาะ
• การออกแบบขนาดเล็ก:เมื่อระบบฝังตัวมีขนาดเล็กลงเรื่อย ๆ กล้องที่มีความสามารถในการรวมพิกเซลสามารถช่วยจํากัดขนาดของกล้องในขณะที่ได้ความไวที่ต้องการ สิ่งนี้ทําให้นักพัฒนาผลิตภัณฑ์มีพื้นที่มากขึ้นในการรองรับส่วนประกอบฮาร์ดแวร์อื่นๆ ในอุปกรณ์ ส่งผลให้มีการออกแบบที่กะทัดรัดยิ่งขึ้น
• เหมาะสําหรับการใช้งานเฉพาะ:แม้ว่าการรวมพิกเซลอาจไม่เพียงพอที่จะพิสูจน์การแลกเปลี่ยนความละเอียดในที่แสงจ้า แต่ในการใช้งานที่ต้องการความไวที่เพิ่มขึ้น เช่น การเฝ้าระวังความปลอดภัย การถ่ายภาพดาราศาสตร์ หรือการถ่ายภาพทางชีวการแพทย์ การรวมพิกเซลจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมาก
• ความคุ้มค่า:การรวมพิกเซลช่วยให้บรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ที่มีอยู่โดยไม่จําเป็นต้องลงทุนในเซ็นเซอร์ที่มีราคาแพงกว่าและใหญ่กว่า ทําให้เป็นโซลูชันที่คุ้มค่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสําหรับโครงการที่มีงบประมาณจํากัด

โดยสรุป แม้ว่าการรวมพิกเซลอาจไม่เหมาะกับการใช้งานกล้องทั้งหมด แต่ก็ให้ประโยชน์ด้านประสิทธิภาพที่สําคัญในการใช้งานที่ต้องทํางานในสภาพแสงน้อย การรวมพิกเซลเป็นตัวเลือกที่เหมาะสําหรับการใช้งานกล้องที่ต้องการเพิ่มความไวในขณะที่ยังคงการออกแบบขนาดเล็ก

บทสรุป

โดยสรุปแล้ว pixel binning ไม่เพียงแต่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาประสิทธิภาพในที่แสงน้อย แต่ยังเป็นปัจจัยสําคัญในความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการมองเห็นแบบฝังตัว เราคาดหวังว่าจะได้เห็นแอปพลิเคชันที่เป็นนวัตกรรมใหม่มากขึ้นโดยใช้ pixel binning ในอนาคตเพื่อปรับปรุงคุณภาพของภาพและประสบการณ์ของผู้ใช้ให้ดียิ่งขึ้น

Sinoseen เป็นผู้ผลิตโมดูลกล้องฝังตัวมีประสบการณ์มากกว่า 14 ปีในสาขานี้ ด้วยผลิตภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติต่างๆ เช่น ความละเอียดสูง อาร์เรย์ที่ไม่มีฟิลเตอร์สี และขนาดพิกเซลขนาดเล็ก ·เหมาะอย่างยิ่งสําหรับการใช้งานเช่นกล้องจุลทรรศน์ดิจิตอลการจดจําป้ายทะเบียนอัตโนมัติและการตรวจสอบคุณภาพ

หากคุณต้องการโมดูลกล้อง USB 3.0 แบบกําหนดเอง กล้อง GMSL หรือโมดูลกล้อง MIPI เพื่อรวมเข้ากับผลิตภัณฑ์ของคุณ โปรดติดต่อเราหรือเยี่ยมชมหน้าผลิตภัณฑ์ของเรา.