U mašinskom vidu iindustrijsko snimanje, Dinamički opseg je jedan od ključnih indikatora performansi koji utiče na kvalitet slike. Opisuje sposobnost slike da istovremeno prikazuje detalje u svijetlim i tamnim područjima.
Kada je dinamički raspon fotoaparata nedovoljan, slike često pate od preeksponiranja u svijetlim područjima i potpunog mraka u tamnim područjima, što dovodi do gubitka detalja i ozbiljnog utjecaja na točnost detekcije i preciznost prepoznavanja algoritama. Stoga je uvođenje HDR (High Dynamic Range) tehnologije donijelo realističnije, jasnije i detaljnije efekte slike u industrijske sisteme vida.
Šta je HDR tehnologija?
HDR tehnologija optimizuje različite oblasti svetline tokom procesa snimanja, omogućavajući slikama da zadrže bogate gradacije tonova i detalje čak i u složenim scenama sa svetlima i senkama.
Široko se koristi u industrijskoj inspekciji, autonomnoj vožnji, praćenju saobraćaja, medicinskom snimanju i drugim poljima, posebno u okruženjima visokog{0}}kontrasta sa drastičnim promjenama osvjetljenja ili reflektirajućim metalima, gdje su prednosti HDR snimanja posebno istaknute.
Trenutno, uobičajene metode implementacije HDR-a u industrijskim kamerama uglavnom uključuju: HDR sa jednim-okvirom, HDR s dvostrukim-pojačavanjem i HDR sa više-kadara.
Pojedinačni{0}}HDR okvir
Single{0}}HDR se odnosi na tehnologiju koja istovremeno snima informacije iz svijetlih i tamnih područja u jednoj ekspoziciji. Sistem snima 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 više-fuzijom;
Efikasno izbjegava probleme kao što su neusklađenost sadržaja i zamućenje pokreta koji se javljaju u HDR rješenjima sa više{0}}okvirova;
Velika brzina snimanja, pogodna za dinamične scene.
Nedostaci:
Većina HDR tehnologija jednog okvira{0}}žrtvuje određenu prostornu rezoluciju;
Zahtijeva sofisticiranije algoritme za obradu slike.
Ova tehnologija je dobro-prikladna za industrijske primjene u-stvarnom-vremenu u stvarnom vremenu kao što je-detekcija velike brzine i slikanje pokretnih ciljeva.
Dual Gain HDR
U CMOS senzorima slike, svjetlina signala se može poboljšati podešavanjem pojačanja (kao što je analogno pojačanje i digitalno pojačanje).
Dual Gain HDR tehnologija je zasnovana na ovom principu, postižući širi dinamički opseg korišćenjem različitih kanala pojačanja pod različitim uslovima ekspozicije.
Trenutno, dvije uobičajene metode dvostrukog pojačanja uključuju:
DCG (Dual Conversion Gain): postizanje dvostrukog dobitka konverzije na nivou piksela;
DGA (Dual Gain Amplifier): postizanje dvostrukog pojačanja pojačanja u kolu za očitavanje.
Ovaj pristup može poboljšati detalje u svijetlim područjima dok smanjuje šum u tamnim područjima, omogućavajući kameri da održi visok kontrast i nizak šum čak iu složenim uvjetima osvjetljenja.
Stoga se HDR tehnologija s dvostrukim pojačanjem široko koristi u scenarijima visokog dinamičkog raspona kao što su inspekcija poluvodiča, inspekcija metalne reflektirajuće površine i vanjsko praćenje prometa.
HDR sa više{0}}okvira
HDR sa više-kadarova (HDR sa više-kadarova) postiže širi dinamički raspon snimanjem više kadrova s različitim vremenima ekspozicije i spajanjem u pozadinski algoritam.
U poređenju sa HDR-om jednog{0}}kadra, HDR sa više-kadara ne gubi prostornu rezoluciju, ali pati od smanjenja vremenske rezolucije.
Uobičajene implementacije{0}}više okvira uključuju:
HDR zasnovan na{0}}okviru
Ovo uključuje snimanje dugog-okvira ekspozicije praćenog kratkim-okvirom ekspozicije, a zatim njihovo spajanje pomoću ISP-a (Obrada signala slike) za generiranje HDR slike.
Nedostaci: Zbog vremenske razlike između dva kadra, vjerovatno će doći do zamućenja pokreta ili pada brzine kadrova.
Prednosti:
Čuva bogate detalje i stvara prirodne prijelaze između svijetlih i tamnih područja;
Visok kvalitet slike, pogodan za scenarije statičke detekcije.
Nedostaci:
Nije efikasan za pokretne mete;
Veća latencija obrade ograničava performanse-u realnom vremenu.
Primjena HDR tehnologije omogućavaIndustrijske kamerekako bi se prevazišla fizička ograničenja tradicionalnog snimanja, donoseći realističnije i preciznije informacije o slici u mašinski vid. Od proizvodnje elektronike do autonomne vožnje, od detekcije površinskih nedostataka do automatiziranih sistema za sortiranje, HDR postaje ključna tehnologija za poboljšanje pouzdanosti i inteligencije vizualne inspekcije.
U budućnosti, uz kontinuirano poboljšanje performansi senzora slike i optimizaciju algoritma, HDR neće biti samo funkcionalni parametar industrijskih kamera, već i ključna konkurentska prednost inteligentnih sistema za obradu slike.
