W ciągu ostatnich kilku miesięcy odwiedziliśmy wiele obiektów przemysłowych, takich jak lotniska dla bezzałogowych statków powietrznych lub magazyny robotyczne. Wielu inżynierów i projektantów produktów zwykle kładzie nacisk na parametry, z którymi są dobrze obeznani:
Jaka jest rozdzielczość pikselowa kamery?
Moduł kamery o rozdzielczości 5 MP lub 8 MP wydaje się bezpieczniejszym wyborem, ponieważ wyższa rozdzielczość oznacza:
- Więcej szczegółów obrazu;
- Wyraźniejszy obraz wyjściowy;
- Lepszą zdolność rozpoznawania celów;
Dlatego wiele systemów zabezpieczeń, urządzeń wbudowanych oraz aplikacji przemysłowych do analizy obrazu woli korzystać z modułów aparatu o wysokiej rozdzielczości. Jednak te aparaty stają przed zupełnie innymi wyzwaniami, gdy zapada zmrok. Gdy światła otoczenia jest niewystarczająco dużo, sama liczba pikseli nie pozwala określić końcowej jakości obrazu. Wielkość czujnika, rozmiar piksela oraz zakres dynamiki wpływają na rzeczywisty efekt tworzenia obrazu. Aparat o dużej liczbie pikseli dobrze sprawdza się w dzień, ale w ciemności czujnik otrzymuje mniej światła ze względu na ograniczoną ilość informacji świetlnej, jaką może przyjąć.
Powszechne problemy obejmują:
- Zwiększenie szumów obrazu;
- Utrata szczegółów w obszarach cieni;
- Zmniejszona widoczność w złożonych środowiskach;
Powstaje z tego ważna zasada:
Większa liczba pikseli nie oznacza lepszej skuteczności w warunkach niskiego oświetlenia
W scenariuszach o słabym oświetleniu inżynierowie muszą kompleksowo oceniać wiele czynników, a nie tylko rozdzielczość:
- Możliwość tworzenia obrazów w warunkach niskiego oświetlenia;
- Sposób, w jaki czujnik reaguje na światło;
- Przetwarzanie szumu obrazu;
- Rzeczywista wydajność wyjściowa obrazowania w rzeczywistym środowisku;
Dlatego przy wyborze między tradycyjnymi modułami kamer o wysokiej rozdzielczości (np. OV5640) a rozwiązaniami do widzenia nocnego typu starlight (np. SC2210) ostateczna decyzja zależy od konkretnego scenariusza zastosowania oraz wymagań dotyczących obrazowania.
Dlaczego pojedyncza rozdzielczość nie może jednoznacznie określać wydajności monitoringu nocnego
Kamery o wysokiej rozdzielczości są powszechnie stosowane w urządzeniach elektronicznych dla konsumentów, sprzęcie przemysłowym oraz systemach wbudowanych; typowym przykładem jest moduł kamery OV5640.
- Maksymalne wyjście 2592 × 1944 pikseli;
OV5640 oferuje istotną przewagę pod względem szczegółowości obrazu w zastosowaniach wymagających wysokiej rozdzielczości:
- Więcej informacji obrazowych;
- Lepsza zdolność powiększania obrazu;
- Wyjście obrazu o wyższej rozdzielczości;
W takich scenariuszach zastosowania kamery o wysokiej rozdzielczości mogą w pełni wykorzystać swoją wartość, jednak w warunkach słabego oświetlenia sytuacja ulega zmianie. Czujnik kamery może tworzyć obraz wyłącznie na podstawie istniejących w środowisku sygnałów świetlnych. Jeśli w ograniczonej przestrzeni dodamy więcej pikseli, każdy z nich stanie się mniejszy, ponieważ powierzchnia czujnika jest stała. Mniejsze piksele odbierają mniej światła niż większe piksele, co prowadzi do następujących wyzwań w warunkach nocnych:
1. Ograniczona zdolność zbierania światła
Gdy aparat znajduje się w środowisku nocnym, każdy piksel musi otrzymać wystarczającą ilość informacji świetlnych, aby wygenerować skuteczny obraz. Jeśli rozmiar piksela jest mały, czujnik może wymagać wyższego wzmocnienia sygnału w celu utrzymania jasności obrazu, ale zwiększenie sygnału może również prowadzić do wzrostu szumów obrazu.
2. Szumy rosną w warunkach niskiej oświetleności
Gdy światło otoczenia maleje, aparat zwykle zwiększa wzmocnienie (gain), aby zrekompensować niedoświetlenie. Może to prowadzić również do: wzrostu szumów cyfrowych; utraty szczegółów obrazu; obniżenia ostrości; niższej dokładności barw; w systemach monitoringu nie chodzi po prostu o wygenerowanie „widocznego” obrazu. Co naprawdę ma znaczenie, to: czy aparat pozwala użytkownikom zachować informacje o sytuacji w danym momencie, umożliwiając im dokonywanie trafnych ocen.
3. Utrata kluczowych szczegółów w nocy
W rzeczywistych zastosowaniach monitoringu, konkretna informacja, na której skupiają się użytkownicy, obejmuje: Czy ktoś wszedł do obszaru monitorowanego? Czy można zidentyfikować konkretne obiekty? Czy sprzęt przemysłowy działa prawidłowo? Czy środowisko uległo nietypowym zmianom? Dlatego obraz o wysokiej rozdzielczości, ale zawierający szumy – nawet przy większej liczbie pikseli – nie zapewnia wyższej wartości praktycznej.
Rzeczywiste porównanie obrazowania w warunkach niskiego oświetlenia: SC2210 kontra OV5640
 |
 |
| Rysunek 1 – SC2210 |
Rysunek 2 – OV5640 |
Rysunki 1 i 2: Porównanie wydajności obrazowania modułu kamery nocnego widzenia poziomu gwiazd SC2210 oraz pięciomegapikselowego modułu kamery OV5640 w rzeczywistych warunkach niskiego oświetlenia. Powyższe porównanie ilustruje wydajność wyjściową obrazu różnych projektów czujników przy ograniczonym oświetleniu. Oba moduły kamery zapewniają wiarygodny obraz wyjściowy w odpowiednich warunkach oświetlenia, jednak przy dalszym spadku natężenia światła różnice między poszczególnymi projektami czujników stają się bardziej widoczne.
Zasadniczym celem tego porównania jest:
- Widoczność obszarów ciemnych;
- Możliwość zachowania szczegółów sceny;
- Równowaga między jasnymi i ciemnymi obszarami;
Testowanie w rzeczywistym środowisku jest bardzo ważne. Gdyby opierać się wyłącznie na parametrach technicznych, nie dałoby się w pełni opisać rzeczywistej wydajności modułu kamery w złożonych warunkach. Kamery do nadzoru nie tylko muszą przechwytywać obrazy, ale także dostarczać wartościowych informacji.
Dlaczego moduł SC2210 różni się wydajnością w warunkach słabego oświetlenia?
Moduł kamery nocnej wizji poziomu starlight SC2210 wykorzystuje odmienną koncepcję projektowania obrazu. Nie skupia się jedynie na zwiększaniu liczby pikseli, lecz stawia priorytetem zapewnienie wiarygodnej widoczności obrazu w złożonych warunkach oświetlenia.
Moduł SC2210 wykorzystuje:
- czujnik CMOS SC2210 o przekątnej 1/1,8 cala;
- rozdzielczość 1920 × 1080;
- rozmiar piksela 4,0 μm × 4,0 μm;
- Formaty wyjściowe MJPEG i YUY2.
Te cechy czynią SC2210 bardziej odpowiednim do scenariuszy, w których światło otoczenia nie jest w pełni dostępne.
1. Większy rozmiar piksela zapewnia lepszą zdolność zbierania światła
Jedną z największych różnic między SC2210 a wieloma modułami kamer o wysokiej rozdzielczości jest rozmiar piksela. SC2210 wykorzystuje strukturę pikseli 4,0 μm × 4,0 μm; w porównaniu z mniejszymi projektami pikseli większe piksele posiadają zwykle silniejszą zdolność zbierania światła.
Powodem jest to, że każdy piksel ma większą powierzchnię, dzięki czemu może przyjmować więcej informacji świetlnych.
Ten projekt jest szczególnie odpowiedni dla scenariuszy charakteryzujących się znacznymi zmianami światła otoczenia:
- Zastosowania wizji maszynowej robotów;
2. WDR pomaga radzić sobie ze złożonymi warunkami oświetlenia
Warunki nocne nie są koniecznie całkowicie ciemne. W wielu rzeczywistych scenach monitoringu występują silne różnice natężenia światła, np.:
- Obszary w głębokiej cieni;
Jeśli zakres dynamiki jest niewystarczający, aparat może:
- Utracić szczegóły w ciemnych obszarach;
SC2210 obsługuje wzmocnienie zakresu dynamiki WDR oparte na technologii łączenia trzech ekspozycji, która pozwala aparatom utrzymać bardziej zrównoważoną jakość obrazu przy jednoczesnym występowaniu jasnych i ciemnych obszarów w jednej klatce.
Jest to szczególnie przydatne w następujących scenariuszach zastosowania:
- Kamery do systemów nadzoru bezpieczeństwa;
- Zewnętrzne systemy monitoringu;
- Inteligentne urządzenia kontroli dostępu;
3. Zaprojektowany do integracji z systemami widzenia wbudowanego
Współczesne systemy nadzoru i automatyki coraz częściej opierają się na kompaktowych platformach wbudowanych.
- SC2210 obsługuje:
- Połączenie USB 2.0;
Powszechne formaty obrazów, takie jak MJPEG i YUY2.
Umożliwia to łatwiejszą integrację z różnymi systemami widzenia wbudowanego.
Typowe zastosowania obejmują:
- Inteligentne urządzenia do monitoringu;
- Komputery przemysłowe;
- Platformy robotyczne;
- Wyposażenie bezpieczeństwa dostosowane do indywidualnych potrzeb;
Moduł kamery SC2210 w porównaniu z modułem OV5640
| Przedmiot do porównania |
Moduł kamery SC2210 Starlight |
Modulu kamery 5MP ov5640 |
| Główna przewaga |
Możliwość tworzenia obrazów w niskim natężeniu oświetlenia |
Szczegóły o wyższej rozdzielczości |
| Rozdzielczość |
1920 x 1080 |
2592 x 1944 |
| Wielkość czujnika |
1/1,8 cala |
1/4 cali |
| Rozmiar piksela |
4,0 μm × 4,0 μm |
1,4 μm × 1,4 μm |
| Nocne nadzorowanie |
Zaprojektowane do zastosowań w warunkach słabego oświetlenia |
Bardziej odpowiednie do ogólnego obrazowania |
| Szczegóły w dzień |
Dobrze |
Przewaga wysokiej rozdzielczości jest wyraźna |
| Złożone warunki oświetlenia |
Przewaga technologii WDR jest znaczna |
Zależy od projektu systemu |
| Typowe zastosowania |
Bezpieczeństwo, robotyka, monitorowanie w nocy |
Ogólne obrazowanie, zastosowania w dzień |
Rozdzielczość nie jest bez znaczenia, ale dotyczy ona pytania „czy obraz jest czytelny w dzień”, a nie „czy można coś zobaczyć w nocy”. To dwa zupełnie różne wymagania, a ich porównywanie nie ma dużego sensu. Jeśli większość scen roboczych w Twoim projekcie występuje w warunkach słabego oświetlenia lub nawet całkowitej ciemności, zamiast się zastanawiać, „czy wybrać matrycę 5 MP czy 8 MP”, lepiej najpierw jednoznacznie określić: czy potrzebujesz większej liczby pikseli, czy bardziej niezawodnej zdolności widzenia w nocy?
Jeśli na razie nie jesteście pewni, prześlijcie swoje scenariusze zastosowania zespołowi inżynierów. Możemy pomóc w wybraniu bardziej odpowiedniego rozwiązania na podstawie rzeczywistych scenariuszy zastosowania, metod montażu oraz budżetu zużycia mocy. Możemy również bezpośrednio przygotować próbki porównawcze modułów SC2210 i OV5640 do testów.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące modułu kamery do widzenia nocnego SC2210
1. Dlaczego SC2210 jest odpowiedni do nadzoru w nocy?
SC2210 wykorzystuje czujnik o przekątnej 1/1,8 cala oraz projekt pikseli o rozmiarze 4,0 μm, co pozwala mu rejestrować więcej informacji świetlnych w warunkach słabego oświetlenia.
2. Czy widzenie nocne SC2210 wymaga dodatkowego oświetlenia podczerwienią?
SC2210 obsługuje pełne kolorowe widzenie nocne w środowiskach o słabym oświetleniu i nie polega na dodatkowym sprzęcie do uzupełniającego oświetlenia podczerwienią.
3. Jakie są różnice między SC2210 a OV5640?
SC2210 skupia się bardziej na obrazowaniu w słabym świetle, podczas gdy OV5640 skupia się bardziej na szczegółowej wysokiej rozdzielczości.
4. Dlaczego rozmiar piksela wpływa na widzenie nocne?
Większe piksele zazwyczaj mają silniejsze możliwości zbierania światła.
×
Gorące wiadomości
EN
