U strojnom vidu iindustrijsko snimanje, Dinamički raspon jedan je od ključnih pokazatelja performansi koji utječu na kvalitetu slike. Opisuje sposobnost slike da istovremeno prikazuje detalje u svijetlim i tamnim područjima.
Kada je dinamički raspon kamere nedovoljan, slike često pate od preekspozicije u svijetlim područjima i potpune tame u tamnim područjima, što dovodi do gubitka detalja i ozbiljnog utjecaja na točnost detekcije i preciznost prepoznavanja algoritma. Stoga je uvođenje HDR (High Dynamic Range) tehnologije donijelo realističnije, jasnije i detaljnije slikovne efekte industrijskim vizualnim sustavima.
Što je HDR tehnologija?
Tehnologija HDR optimizira različita područja svjetline tijekom procesa snimanja, omogućujući slikama da zadrže bogate gradacije tonova i detalje čak i u složenim scenama sa svijetlima i sjenama.
Naširoko se koristi u industrijskoj inspekciji, autonomnoj vožnji, praćenju prometa, medicinskim slikama i drugim poljima, posebno u okruženjima visokog-kontrasta s drastičnim promjenama osvjetljenja ili reflektirajućim metalima, gdje su prednosti HDR slike posebno istaknute.
Trenutačno uobičajene metode implementacije HDR-a u industrijskim kamerama uglavnom uključuju: HDR s jednim-kadrom, HDR s dvostrukim-pojačanjem i HDR s više-kadra.
HDR s jednim-kadrom
HDR s jednim-kadrom odnosi se na tehnologiju koja istovremeno bilježi informacije iz svijetlih i tamnih područja u jednoj ekspoziciji. Sustav bilježi svjetlosne signale iz različitih područja svjetline unutar istog okvira i spaja ih pomoću algoritama za generiranje slike visokog dinamičkog raspona.
Prednosti:
Zahtijeva samo jednu ekspoziciju, eliminirajući potrebu za spajanjem više-kadra;
Učinkovito izbjegava probleme poput neusklađenosti sadržaja i zamućenja pokreta koji se javljaju u HDR rješenjima s više-kadra;
Velika brzina snimanja, pogodna za dinamične scene.
Nedostaci:
Većina HDR tehnologija s jednim-kadrom žrtvuje nešto prostorne razlučivosti;
Zahtijeva sofisticiranije algoritme za obradu slike.
Ova je tehnologija-prikladna za-industrijske aplikacije-u stvarnom vremenu kao -otkrivanje velike brzine i snimanje pokretnih ciljeva.
HDR s dvostrukim pojačanjem
U CMOS senzorima slike, svjetlina signala može se poboljšati podešavanjem pojačanja (kao što je analogno pojačanje i digitalno pojačanje).
Dual Gain HDR tehnologija temelji se na ovom principu, postižući širi dinamički raspon korištenjem različitih kanala pojačanja pod različitim uvjetima ekspozicije.
Trenutno dvije uobičajene metode dvostrukog pojačanja uključuju:
DCG (Dual Conversion Gain): postizanje dvostrukog dobitka konverzije na razini piksela;
DGA (Dual Gain Amplifier): postizanje dvostrukog pojačanja pojačanja u krugu za očitavanje.
Ovaj pristup može poboljšati detalje u svijetlim područjima dok smanjuje šum u tamnim područjima, omogućujući fotoaparatu da zadrži visok kontrast i nisku razinu šuma čak i u složenim uvjetima osvjetljenja.
Stoga se HDR tehnologija dvostrukog pojačanja naširoko koristi u scenarijima visokog dinamičkog raspona kao što su pregled poluvodiča, pregled metalne reflektirajuće površine i nadzor prometa na otvorenom.
HDR s više-kadra
Multi{0}}frame HDR (Multi-frame HDR) postiže širi dinamički raspon snimanjem više kadrova s različitim vremenima ekspozicije i njihovim spajanjem u pozadinski algoritam.
U usporedbi s HDR-om s jednim -kadrom, HDR s više-kadrom ne gubi prostornu rezoluciju, ali pati od smanjenja vremenske rezolucije.
Uobičajene implementacije s više{0}}okvira uključuju:
HDR-temeljen na okviru
To uključuje snimanje dugog-kadra ekspozicije nakon kojeg slijedi kratki-kadar ekspozicije, zatim njihovo spajanje pomoću ISP-a (obrada signala slike) za generiranje HDR slike.
Nedostaci: Zbog vremenske razlike između dva okvira, vjerojatno će doći do zamućenja pokreta ili pada broja sličica.
Prednosti:
Čuva bogate detalje i stvara prirodne prijelaze između svijetlih i tamnih područja;
Visoka kvaliteta slike, pogodna za scenarije statične detekcije.
Nedostaci:
Nije učinkovito za pokretne mete;
Veća latencija obrade ograničava-izvedbu u stvarnom vremenu.
Primjena HDR tehnologije omogućujeIndustrijske kamereprevladati fizička ograničenja tradicionalnih slika, donoseći realističnije i točnije slikovne informacije strojnom vidu. Od proizvodnje elektronike do autonomne vožnje, od otkrivanja površinskih nedostataka do automatiziranih sustava sortiranja, HDR postaje ključna tehnologija za poboljšanje pouzdanosti i inteligencije vizualnog pregleda.
U budućnosti, uz kontinuirano poboljšanje performansi senzora slike i optimizaciju algoritama, HDR neće biti samo funkcionalni parametar industrijskih kamera, već i ključna konkurentska prednost inteligentnih sustava za slikanje.
