Mašininiame regėjime irpramoninis vaizdavimas, Dinaminis diapazonas yra vienas iš pagrindinių našumo rodiklių, turinčių įtakos vaizdo kokybei. Jis apibūdina vaizdo gebėjimą vienu metu rodyti detales tiek šviesiose, tiek tamsiose srityse.
Kai fotoaparato dinaminis diapazonas yra nepakankamas, vaizdai dažnai nukenčia dėl per didelės ekspozicijos šviesiose vietose ir visiškos tamsos tamsiose srityse, todėl prarandamos detalės ir labai pablogėja aptikimo bei algoritmo atpažinimo tikslumas. Todėl HDR (didelio dinaminio diapazono) technologijos įdiegimas pramoninėse regėjimo sistemose suteikė tikroviškesnių, aiškesnių ir detalesnių vaizdo efektų.
Kas yra HDR technologija?
HDR technologija optimizuoja skirtingas ryškumo sritis vaizdo gavimo proceso metu, kad vaizdai išsaugotų sodrias tonų gradacijas ir detales net sudėtingose scenose su šviesiais ir šešėliais.
Jis plačiai naudojamas atliekant pramoninę apžiūrą, autonominį vairavimą, eismo stebėjimą, medicininį vaizdavimą ir kitose srityse, ypač didelio{0}}kontrastingumo aplinkoje, kurioje smarkiai keičiasi apšvietimas ar atspindi metalai, kur HDR vaizdo pranašumai yra ypač ryškūs.
Šiuo metu pramoniniuose fotoaparatuose dažniausiai naudojami HDR diegimo metodai: vieno{0}}kadro HDR, dvigubo-stiprinimo HDR ir kelių-kadrų HDR.
Vieno{0}}kadro HDR
Vieno{0}}kadro HDR reiškia technologiją, kuri vienu metu fiksuoja informaciją iš šviesių ir tamsių sričių. Sistema įrašo šviesos signalus iš skirtingų ryškumo sričių tame pačiame kadre ir sujungia juos naudodama algoritmus, kad sukurtų didelio dinaminio diapazono vaizdą.
Privalumai:
Reikia tik vienos ekspozicijos, todėl nereikia sujungti kelių{0}}kadrų;
Veiksmingai išvengiama problemų, pvz., netinkamo turinio suderinimo ir judesio susiliejimo, atsirandančių naudojant kelių kadrų HDR sprendimus;
Greitas vaizdo greitis, tinka dinamiškoms scenoms.
Trūkumai:
Dauguma vieno{0}}kadro HDR technologijų paaukoja tam tikrą erdvinę skiriamąją gebą;
Reikia sudėtingesnių vaizdo apdorojimo algoritmų.
Ši technologija puikiai{0}}tinka didelės-realiojo laiko{2}}pramoninėms programoms, tokioms kaip didelės-greitos aptikimas ir judančio taikinio vaizdavimas.
Dual Gain HDR
CMOS vaizdo jutikliuose signalo ryškumą galima padidinti reguliuojant stiprinimą (pvz., analoginį ir skaitmeninį stiprinimą).
Šiuo principu paremta dvigubo stiprinimo HDR technologija, leidžianti pasiekti platesnį dinaminį diapazoną, naudojant skirtingus stiprinimo kanalus skirtingomis ekspozicijos sąlygomis.
Šiuo metu naudojami du įprasti dvigubo padidėjimo metodai:
DCG (Dual Conversion Gain): dvigubo konversijos padidėjimo pasiekimas pikselių lygiu;
DGA (dvigubo stiprinimo stiprintuvas): dvigubo stiprinimo stiprinimas nuskaitymo grandinėje.
Šis metodas gali pagerinti detales šviesiose srityse ir sumažinti triukšmą tamsiose srityse, todėl fotoaparatas gali išlaikyti didelį kontrastą ir mažą triukšmo išvestį net esant sudėtingoms apšvietimo sąlygoms.
Todėl dvigubo stiprinimo HDR technologija plačiai naudojama didelio dinaminio diapazono scenarijuose, tokiuose kaip puslaidininkių tikrinimas, metalinio atspindžio paviršiaus tikrinimas ir lauko eismo stebėjimas.
Kelių{0}}kadrų HDR
Kelių{0}}kadrų HDR (Kelių{1}}kadrų HDR) pasiekiamas platesnis dinaminis diapazonas, fiksuojant kelis kadrus su skirtingu ekspozicijos laiku ir sujungiant juos pagal pagrindinį algoritmą.
Palyginti su vieno{0}}kadro HDR, kelių-kadrų HDR nepraranda erdvinės skiriamosios gebos, bet kenčia nuo laiko skyros sumažėjimo.
Įprasti kelių{0}}kadrų diegimai:
Rėmu{0}}pagrįstas HDR
Tai apima ilgo{0}}ekspozicijos kadro, po kurio seka trumpos-ekspozicijos kadrą, fiksavimą, tada juos sujungiant naudojant ISP (vaizdo signalo apdorojimą), kad būtų sukurtas HDR vaizdas.
Trūkumai: dėl laiko skirtumo tarp dviejų kadrų gali atsirasti judesio susiliejimo arba kadrų dažnio sumažėjimo.
Privalumai:
Išsaugo sodrias detales ir sukuria natūralius perėjimus tarp šviesių ir tamsių sričių;
Aukšta vaizdo kokybė, tinka statinio aptikimo scenarijams.
Trūkumai:
Neveiksmingas judantiems taikiniams;
Didesnė apdorojimo delsa riboja našumą realiuoju laiku{0}}.
HDR technologijos taikymas leidžiaPramoniniai fotoaparataiįveikti fizinius tradicinio vaizdo gavimo apribojimus, suteikiant mašininiam regėjimui tikroviškesnę ir tikslesnę vaizdo informaciją. Nuo elektronikos gamybos iki autonominio vairavimo, nuo paviršiaus defektų aptikimo iki automatizuotų rūšiavimo sistemų – HDR tampa pagrindine technologija, padedančia pagerinti vizualinės apžiūros patikimumą ir intelektą.
Ateityje, nuolat tobulinant vaizdo jutiklio veikimą ir optimizuojant algoritmą, HDR bus ne tik funkcinis pramoninių fotoaparatų parametras, bet ir pagrindinis intelektualių vaizdo sistemų konkurencinis pranašumas.
