Konenäössä jateollinen kuvantaminen, Dynaaminen alue on yksi keskeisistä kuvanlaatuun vaikuttavista suoritusindikaattoreista. Se kuvaa kuvan kykyä näyttää samanaikaisesti sekä kirkkaiden että tummien alueiden yksityiskohtia.
Kun kameran dynaaminen alue on riittämätön, kuvat kärsivät usein ylivalottumisesta kirkkailla alueilla ja täydellisestä pimeydestä tummilla alueilla, mikä johtaa yksityiskohtien menettämiseen ja vaikuttaa vakavasti tunnistustarkkuuteen ja algoritmin tunnistustarkkuuteen. Siksi HDR (High Dynamic Range) -tekniikan käyttöönotto on tuonut teollisiin näköjärjestelmiin realistisempia, selkeämpiä ja yksityiskohtaisempia kuvantamistehosteita.
Mikä on HDR-tekniikka?
HDR-tekniikka optimoi eri kirkkausalueet kuvausprosessin aikana, mikä mahdollistaa kuvien rikkaiden sävysävyjen ja yksityiskohtien säilyttämisen jopa monimutkaisissa kohtauksissa, joissa on sekä valo- että varjokohtia.
Sitä käytetään laajalti teollisissa katsastuksissa, autonomisessa ajossa, liikenteen valvonnassa, lääketieteellisessä kuvantamisessa ja muilla aloilla, erityisesti{0}}kontrastisissa ympäristöissä, joissa on rajuja valaistusmuutoksia tai heijastavia metalleja, joissa HDR-kuvauksen edut ovat erityisen merkittäviä.
Tällä hetkellä yleisiä HDR-toteutusmenetelmiä teollisuuskameroissa ovat pääasiassa: yhden-kehyksen HDR, kahden-vahvistuksen HDR ja moni-kehyksen HDR.
Yhden{0}}kehyksen HDR
Yhden{0}}kehyksen HDR tarkoittaa tekniikkaa, joka kaappaa samanaikaisesti tietoa sekä kirkkailta että tummilta alueilta yhdellä valotuksella. Järjestelmä tallentaa valosignaaleja eri kirkkausalueilta saman kehyksen sisällä ja sulauttaa ne algoritmien avulla luodakseen suuren dynaamisen alueen kuvan.
Edut:
Vaatii vain yhden valotuksen, mikä eliminoi moni{0}}kehyksen yhdistämisen tarpeen.
Välttää tehokkaasti ongelmat, kuten sisällön kohdistusvirheitä ja liikesumentumista, joita esiintyy usean -kehyksen HDR-ratkaisuissa.
Nopea kuvausnopeus, sopii dynaamisiin kohtauksiin.
Haitat:
Useimmat yhden-kehyksen HDR-tekniikat uhraavat jonkin verran spatiaalista resoluutiota.
Edellyttää kehittyneempiä kuvankäsittelyalgoritmeja.
Tämä tekniikka-sopii hyvin nopeisiin-reaaliaikaisiin-teollisuuden sovelluksiin, kuten nopeaan-tunnistukseen ja liikkuvan kohteen kuvantamiseen.
Dual Gain HDR
CMOS-kuvakentureissa signaalin kirkkautta voidaan parantaa vahvistuksen säädöllä (kuten analogisella ja digitaalisella vahvistuksella).
Dual Gain HDR -tekniikka perustuu tähän periaatteeseen, jolloin saavutetaan laajempi dynaaminen alue käyttämällä erilaisia vahvistuskanavia eri valotusolosuhteissa.
Tällä hetkellä kaksi yleistä kaksoisvahvistusmenetelmää ovat:
DCG (Dual Conversion Gain): kaksoismuunnosvahvistuksen saavuttaminen pikselitasolla;
DGA (Dual Gain Amplifier): kaksoisvahvistusvahvistuksen saavuttaminen lukupiirissä.
Tämä lähestymistapa voi parantaa yksityiskohtia kirkkailla alueilla ja vähentää kohinaa tummilla alueilla, jolloin kamera voi säilyttää suuren kontrastin ja alhaisen melun jopa monimutkaisissa valaistusolosuhteissa.
Siksi kaksoisvahvistuksen HDR-tekniikkaa käytetään laajalti suuren dynaamisen alueen skenaarioissa, kuten puolijohteiden tarkastuksessa, metallisen heijastavan pinnan tarkastuksessa ja ulkoliikenteen valvonnassa.
Multi{0}}frame HDR
Multi{0}}frame HDR (Multi-frame HDR) saavuttaa laajemman dynaamisen alueen kaappaamalla useita kuvia eri valotusajoilla ja yhdistämällä ne taustaalgoritmiin.
Verrattuna yhden-kehyksen HDR:ään, usean kehyksen -kehyksen HDR ei menetä avaruudellista resoluutiota, mutta kärsii ajallisen resoluution heikkenemisestä.
Yleisiä usean kehyksen{0}}toteutuksia ovat:
Kehys{0}}pohjainen HDR
Tämä sisältää pitkän -valotuskehyksen ja sen jälkeen lyhyen
Haitat: Kahden kehyksen välisen aikaeron vuoksi liikesummentamista tai kuvanopeuden laskua esiintyy todennäköisesti.
Edut:
Säilyttää rikkaat yksityiskohdat ja luo luonnollisia siirtymiä vaaleiden ja tummien alueiden välillä;
Korkea kuvanlaatu, sopii staattisiin tunnistusskenaarioihin.
Haitat:
Ei tehokas liikkuviin kohteisiin;
Korkeampi käsittelyviive rajoittaa{0}}reaaliaikaista suorituskykyä.
HDR-tekniikan sovellus mahdollistaaTeollisuuden kameratvoittaa perinteisen kuvantamisen fyysiset rajoitukset tuomalla realistisempaa ja tarkempaa kuvatietoa konenäköön. Elektroniikan valmistuksesta autonomiseen ajoon, pintavikojen havaitsemisesta automatisoituihin lajittelujärjestelmiin, HDR:stä on tulossa avainteknologia visuaalisen tarkastuksen luotettavuuden ja älykkyyden parantamiseksi.
Tulevaisuudessa, kun kuvakennon suorituskykyä ja algoritmien optimointia parannetaan jatkuvasti, HDR ei ole vain teollisuuskameroiden toiminnallinen parametri, vaan myös älykkäiden kuvantamisjärjestelmien keskeinen kilpailuetu.
