khái niệm cơ bản của việc hợp nhất pixel là gì và nó hoạt động như thế nào? những lợi thế là gì?

Độ rõ nét và độ nhạy của hình ảnh luôn là mục tiêu chung của cả người dùng và các nhà phát triển. Trong những năm gần đây, kỹ thuật “ghép pixel” đã trở thành một chủ đề nóng, cải thiện độ nhạy của các camera với kích thước pixel nhỏ theo cách độc đáo để có thể chụp được những bức ảnh chất lượng cao trong điều kiện ánh sáng yếu. Trong khi thuật ngữ ghép pixel thường được sử dụng hơn trong các camera smartphone, nó cũng bắt đầu tìm thấy ứng dụng trong thị giác máy và thị giác nhúng.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét sâu sắc cách thức hoạt động của ghép pixel và cách nó có thể mô phỏng kích thước pixel lớn hơn bằng cách ghép các pixel, từ đó tăng cường độ nhạy của camera mà không làm tăng kích thước của cảm biến.

Các pixel đóng vai trò gì trong thị giác nhúng và các camera?

Trước khi khám phá công nghệ ghép pixel, chúng ta phải hiểu vai trò của pixel trong thị giác nhúng và camera. Pixel, còn được gọi là cảm biến ánh sáng, là các điểm vật lý trên cảm biến của camera có trách nhiệm thu thập ánh sáng để tạo thành hình ảnh. Kích thước của một pixel thường được đo bằng micron (một triệu phần triệu của một micron), và các pixel nhỏ hơn một micron được coi là rất nhỏ.

Các pixel lớn hơn có thể thu thập nhiều ánh sáng hơn so với các pixel nhỏ hơn, điều này đặc biệt quan trọng trong các môi trường thiếu ánh sáng. Do đó, để đạt được chất lượng hình ảnh mong muốn trong những điều kiện này, chúng ta thường có xu hướng chọn các cảm biến có kích thước pixel lớn hơn. Tuy nhiên, các pixel nhỏ hơn cũng có những lợi thế của chúng vì chúng có khả năng thu thập các đối tượng và chi tiết nhỏ hơn. Ví dụ, camera USB nhỏ gọn 2mp SNS-USB2160-v1.0-a của Sinoseencó kích thước pixel là 1.4 micron, được coi là nhỏ hơn, trong khi camera USB HDR 2mp D694P1-A2-E-acó kích thước pixel là 3 micron., được coi là lớn hơn.

Đây là lúc vấn đề phát sinh. Nếu bạn muốn một camera có độ phân giải cao, kích thước pixel nhỏ hơn của nó sẽ hạn chế độ nhạy của camera. Và nếu bạn chọn một camera có kích thước pixel lớn hơn, kích thước cảm biến sẽ tăng theo. Nếu ứng dụng của bạn yêu cầu cả hai lợi ích của camera có kích thước pixel nhỏ, chẳng hạn như chụp các đối tượng nhỏ trong khi vẫn có độ nhạy tốt, các phương pháp truyền thống không đủ.

Đây là lúc pixel binning phát huy tác dụng. Các camera hình ảnh binning có khả năng mô phỏng kích thước pixel lớn hơn mà không cần chọn cảm biến lớn hơn. Trong các phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét khái niệm này một cách chi tiết hơn.

Định nghĩa về Hợp nhất Hình ảnh

binning có nghĩa là gì?Pixel binning là một kỹ thuật xử lý hình ảnh sáng tạo có hiệu quả làm tăng kích thước của các pixel cảm biến bằng cách kết hợp các tín hiệu điện của các pixel lân cận, từ đó cung cấp độ nhạy cao hơn cho các camera có kích thước pixel nhỏ.
Về cơ bản, công nghệ ghép pixel cho phép các camera mô phỏng kích thước pixel lớn hơn bằng cách kết hợp nhiều pixel mà không làm giảm độ phân giải. Kỹ thuật này là một giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng camera muốn tăng độ nhạy trong khi vẫn duy trì thiết kế nhỏ gọn.

Cách thức hoạt động của ghép pixel

Công nghệ ghép pixel được triển khai ở cấp độ bộ xử lý tín hiệu hình ảnh thông qua phương pháp giải mã, kết hợp thông tin từ bốn pixel lân cận thành một pixel duy nhất. Quá trình này liên quan đến việc kết hợp một lưới pixel 2×2, 2×1, 3×3 hoặc 4×4 thành một “superpixel” lớn hơn.

Trong quá trình hợp nhất pixel, thông tin của mỗi pixel được tích hợp vào một pixel lớn duy nhất. Điều này có nghĩa là trong trường hợp hợp nhất pixel 4-1 hoặc 2×2, ví dụ, độ phân giải hiệu quả của hình ảnh sẽ giảm xuống còn 1/4 độ phân giải của cảm biến; tuy nhiên, đối với hầu hết các ứng dụng thị giác nhúng, sự đánh đổi về độ phân giải này là chấp nhận được, vì một lượng độ phân giải nhất định thường có thể được hy sinh để có chất lượng hình ảnh tốt hơn khi chụp ảnh trong môi trường ánh sáng yếu.cách xác định số pixel cần thiết cho một bức ảnh.

Chìa khóa của việc hợp nhất pixel là cách nó sử dụng hiệu quả các thiết kế cảm biến hiện có. Bằng cách kết hợp dữ liệu từ các pixel lân cận, camera có thể cải thiện hiệu suất nhạy sáng mà không làm tăng kích thước vật lý của cảm biến. Kỹ thuật này đặc biệt có giá trị cho các ứng dụng yêu cầu độ nhạy cao trong không gian nhỏ gọn, chẳng hạn như trong các thiết bị di động hoặc camera công nghiệp thu nhỏ.

Ngoài ra, việc gộp pixel cung cấp sự linh hoạt bằng cách cho phép các nhà phát triển chọn các loại gộp khác nhau (ví dụ: 2×2, 3×3, 4×4, v.v.) để tìm ra sự kết hợp phù hợp nhất giữa độ phân giải và kích thước pixel cho các yêu cầu ứng dụng cụ thể. Sự linh hoạt này làm cho việc gộp pixel trở nên lý tưởng cho việc triển khai các giải pháp camera tùy chỉnh.

Lợi ích của việc sử dụng gộp pixel trong các ứng dụng thị giác nhúng

Công nghệ gộp pixel mang lại một số lợi thế đáng kể giúp cải thiện hiệu suất của các mô-đun camera có kích thước pixel nhỏ.

• Độ nhạy cao hơn:Bằng cách gộp các pixel, độ nhạy của camera được cải thiện đáng kể, điều này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng nhìn ban đêm và môi trường ánh sáng yếu. Các pixel lớn hơn thu nhận nhiều ánh sáng hơn, dẫn đến hình ảnh chất lượng cao ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu.
• linh hoạt và tùy chỉnh:Các loại hợp nhất pixel khác nhau (ví dụ: 2×2, 3×3, 4×4, v.v.) cung cấp sự linh hoạt, cho phép các nhà phát triển chọn lựa sự kết hợp phù hợp nhất giữa độ phân giải và kích thước pixel cho nhu cầu của một ứng dụng cụ thể. Đây là một lợi thế lớn cho các nhà phát triển cần tùy chỉnh giải pháp camera của họ để phù hợp với các môi trường ứng dụng cụ thể.
• Thiết kế thu nhỏ:Khi các hệ thống nhúng ngày càng nhỏ hơn, các camera có khả năng hợp nhất pixel có thể giúp giới hạn kích thước của camera trong khi đạt được độ nhạy mong muốn. Điều này mang lại cho các nhà phát triển sản phẩm nhiều không gian hơn để bố trí các thành phần phần cứng khác trong thiết bị, dẫn đến một thiết kế gọn gàng hơn.
• Phù hợp cho các ứng dụng cụ thể:Mặc dù việc hợp nhất pixel có thể không đủ để biện minh cho sự đánh đổi về độ phân giải trong ánh sáng mạnh, nhưng trong các ứng dụng yêu cầu độ nhạy cao hơn, chẳng hạn như giám sát an ninh, nhiếp ảnh thiên văn, hoặc hình ảnh sinh học, việc hợp nhất pixel cung cấp một sự cải thiện hiệu suất đáng kể.
• Hiệu quả chi phí:Ghép pixel cho phép đạt được hiệu suất cao hơn bằng cách sử dụng công nghệ cảm biến hiện có mà không cần đầu tư vào các cảm biến lớn hơn, đắt tiền hơn. Điều này làm cho nó trở thành một giải pháp tiết kiệm chi phí, đặc biệt cho các dự án có ngân sách hạn chế.

Tóm lại, trong khi việc hợp nhất pixel có thể không phù hợp cho tất cả các ứng dụng camera, nó mang lại lợi ích hiệu suất đáng kể trong các ứng dụng cần hoạt động trong điều kiện ánh sáng yếu. Ghép pixel là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng camera muốn tăng độ nhạy trong khi vẫn duy trì thiết kế thu nhỏ.

kết luận

Kết luận, ghép pixel không chỉ là một phương tiện hiệu quả để giải quyết các vấn đề về hiệu suất trong điều kiện ánh sáng yếu, mà còn là một yếu tố quan trọng trong sự tiến bộ của công nghệ thị giác nhúng. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, chúng ta có thể mong đợi thấy nhiều ứng dụng sáng tạo hơn dựa trên ghép pixel trong tương lai để cải thiện chất lượng hình ảnh và trải nghiệm người dùng.

Sinoseen, nhưmột nhà sản xuất các mô-đun camera nhúng, có hơn 14 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực này, với các sản phẩm bao gồm các tính năng như độ phân giải cao, mảng không có bộ lọc màu và kích thước pixel nhỏ. Lý tưởng cho các ứng dụng như kính hiển vi kỹ thuật số, nhận diện biển số tự động và kiểm tra chất lượng.

Nếu bạn cần một Mô-đun Camera USB 3.0 tùy chỉnh, Camera GMSL hoặc Mô-đun Camera MIPI để tích hợp vào sản phẩm của bạn, hãy thoải mái liên hệ với chúng tôi hoặctruy cập trang sản phẩm của chúng tôi.