За последние несколько месяцев мы посетили множество промышленных объектов, например, площадки для беспилотных летательных аппаратов или роботизированных складов. Многие инженеры и разработчики продукции, как правило, сначала обращают внимание на параметры, с которыми они уже знакомы:
Каковы пиксельные параметры камеры?
Модуль камеры с разрешением 5 МП или 8 МП, по-видимому, является более безопасным выбором, поскольку более высокое разрешение означает:
- Больше деталей изображения;
- Более чёткий вывод изображения;
- Лучшую способность распознавать цели;
Поэтому многие системы безопасности, встроенные устройства и промышленные системы машинного зрения предпочитают использовать модули высокоразрешающих камер. Однако при наступлении ночи эти камеры сталкиваются с совершенно иными вызовами. При недостаточном уровне окружающего освещения простого учёта количества пикселей недостаточно для определения конечного качества изображения. Размер сенсора, размер пикселя и динамический диапазон — всё это влияет на реальный результат формирования изображения. Камера с высоким разрешением демонстрирует хорошие показатели днём, но в темноте сенсор получает меньше света из-за снижения объёма поступающей световой информации.
Общие проблемы включают:
- Увеличение уровня шума изображения;
- Снижение детализации в тёмных участках;
- Снижение видимости в сложных условиях окружающей среды;
Это приводит к важному выводу:
Большее количество пикселей не означает лучшего эффекта ночной съёмки
В условиях слабого освещения инженерам необходимо комплексно оценивать сразу несколько параметров, а не только разрешение:
- Способность к формированию изображения при слабом освещении;
- Светочувствительность сенсора;
- Обработка шума изображения;
- Фактическая производительность вывода изображения в реальных условиях;
Поэтому при выборе между традиционными модулями высокого разрешения (например, OV5640) и решениями для ночного видения «звёздного света» (например, SC2210) окончательное решение зависит от конкретного сценария применения и требований к качеству изображения.
Почему одно значение разрешения не может определять эффективность ночной видеосъёмки
Камеры высокого разрешения широко применяются в потребительской электронике, промышленном оборудовании и встраиваемых системах; типичным примером является модуль камеры OV5640.
- Максимальный выходной размер изображения — 2592 × 1944 пикселя;
OV5640 обладает значительным преимуществом в детализации изображения для приложений с высоким разрешением:
- Больше информации на изображении;
- Лучшие возможности увеличения изображения;
- Выходное изображение с более высоким разрешением;
- Обычная съёмка изображений;
Высокоразрешающие камеры могут в полной мере раскрыть свою ценность в таких сценариях применения, однако при работе камеры в условиях слабого освещения ситуация меняется. Датчик камеры может формировать изображение только за счёт имеющихся в окружающей среде световых сигналов. Если в ограниченном пространстве увеличить количество пикселей, то каждый пиксель станет меньше, поскольку площадь датчика фиксирована; это также означает, что меньшие пиксели будут получать меньше света по сравнению с более крупными пикселями, что создаёт следующие трудности в условиях ночного освещения:
1. Ограниченная способность сбора света
Когда камера работает в ночном режиме, каждый пиксель должен получать достаточное количество световой информации для формирования качественного изображения. Если размер пикселей мал, датчик может требовать более высокого усиления сигнала для поддержания яркости изображения, однако повышение усиления также может привести к росту шума на изображении.
2. Рост шума в условиях слабого освещения
При снижении уровня окружающего освещения камера обычно увеличивает коэффициент усиления (gain), чтобы компенсировать недостаток экспозиции. Это может приводить также к следующим эффектам: рост цифрового шума; потеря деталей изображения; снижение чёткости; низкая точность цветопередачи. Для систем видеонаблюдения важно не просто получить «видимое» изображение — ключевое значение имеет способность камеры сохранять информацию о ситуации в конкретный момент времени, позволяя пользователям принимать обоснованные решения.
3. Потеря ключевых деталей в ночное время
В реальных приложениях видеонаблюдения, конкретная информация, на которой сосредоточены пользователи, включает следующие вопросы: вошёл ли кто-нибудь в контролируемую зону? можно ли идентифицировать конкретные объекты? функционирует ли промышленное оборудование в штатном режиме? произошли ли аномальные изменения в окружающей среде? Таким образом, изображение с высоким разрешением, но с сильным шумом — даже при большем количестве пикселей — не обеспечивает более высокой практической ценности.
Сравнение реальной съёмки в условиях слабого освещения: SC2210 против OV5640
 |
 |
| Рисунок 1 — SC2210 |
Рисунок 2 — OV5640 |
Рисунки 1 и 2: сравнение характеристик съёмки модуля звёздной ночной камеры SC2210 и 5-мегапиксельного модуля камеры OV5640 в реальных условиях слабого освещения. Приведённое выше сравнение демонстрирует производительность вывода изображения различных конструкций сенсоров при ограниченном уровне освещённости. Оба модуля камеры обеспечивают надёжный вывод изображения при подходящих условиях освещения, однако по мере дальнейшего снижения уровня окружающего света различия между конструкциями сенсоров становятся всё более заметными.
Основное внимание в этом сравнении уделяется:
- Видимости тёмных участков;
- Способности сохранять детали сцены;
- Баланс между яркими и тёмными участками;
Тестирование в реальной среде имеет исключительно важное значение. Если полагаться только на технические параметры, невозможно в полной мере описать фактическую производительность модуля камеры в сложных условиях. Камеры видеонаблюдения должны не просто захватывать изображения, но и выводить ценную информацию.
Почему SC2210 демонстрирует различную производительность в условиях низкой освещённости?
Модуль камеры SC2210 уровня «звёздного света» использует иной концепт построения изображения. Он не стремится просто увеличить количество пикселей, а делает акцент на обеспечении надёжной видимости изображения при сложных условиях освещения.
- cMOS-сенсором SC2210 формата 1/1.8 дюйма;
- размером пикселя 4,0 мкм × 4,0 мкм;
- Форматы вывода MJPEG и YUY2.
Эти функции делают SC2210 более подходящим для сценариев, где окружающий свет недостаточен.
1. Большой размер пикселя обеспечивает лучшую способность сбора света
Одно из главных различий между SC2210 и многими высокоразрешающими модулями камер — размер пикселя. SC2210 использует структуру пикселей 4,0 мкм × 4,0 мкм; по сравнению с более мелкими пиксельными решениями, крупные пиксели обычно обладают более высокой способностью сбора света.
Причина в том, что каждый пиксель имеет большую площадь и, следовательно, может принимать больше световой информации.
Такая конструкция особенно подходит для сценариев с резкими изменениями уровня окружающего освещения:
- Наблюдение на открытом воздухе;
- Применения машинного зрения в робототехнике;
2. WDR помогает справиться со сложными условиями освещения
Ночные условия не обязательно полностью темные. Во многих реальных сценариях видеонаблюдения наблюдаются резкие различия в интенсивности света, например:
Если динамический диапазон недостаточен, камера может:
- Пересветить яркие участки;
- Потерять детали в темных участках;
SC2210 поддерживает расширение динамического диапазона WDR на основе технологии тройного экспонирования с последующим объединением кадров, что позволяет камере обеспечивать более сбалансированное качество изображения при одновременном присутствии ярких и темных участков в одном кадре.
Это особенно полезно для следующих сценариев применения:
- Системы наружного мониторинга;
- Интеллектуальные устройства контроля доступа;
3. Разработан для интеграции в системы машинного зрения;
Современные системы видеонаблюдения и автоматизации всё чаще полагаются на компактные встраиваемые платформы.
- SC2210 поддерживает:
- Подключение по USB 2.0;
Распространённые форматы изображений, такие как MJPEG и YUY2.
Это позволяет более удобно интегрировать его в различные встраиваемые системы машинного зрения.
Типичные применения включают:
- Умные устройства мониторинга;
- Промышленные компьютеры;
- Роботизированные платформы;
- Специализированное оборудование для обеспечения безопасности;
Модуль камеры SC2210 по сравнению с OV5640
| Пункт сравнения |
Звёздный модуль камеры SC2210 |
Ov5640 5MP модуль камеры |
| Ключевое преимущество |
Возможность съёмки при слабом освещении |
Более высокая детализация изображения |
| Разрешение |
1920 x 1080 |
2592 x 1944 |
| Размер датчика |
1/1.8 дюйма |
1⁄4 дюйма |
| Размер пикселя |
4,0 мкм × 4,0 мкм |
1,4 мкм × 1,4 мкм |
| Ночное наблюдение |
Создано для применения в условиях слабого освещения |
Более подходит для общих задач визуализации |
| Детализация днём |
Хорошо |
Преимущество высокого разрешения очевидно |
| Сложные условия освещения |
Преимущество WDR значительно |
Зависит от конструкции системы |
| Типичные применения |
Охрана, робототехника, ночное мониторинговое наблюдение |
Общие задачи визуализации, применение при дневном свете |
Разрешение — не второстепенный параметр, однако оно решает вопрос «будет ли изображение чётким днём», а не «будет ли видно в темноте». Это два принципиально разных требования, и их совместное сравнение практически бессмысленно. Если большинство рабочих сценариев вашего проекта приходятся на условия слабого освещения или даже полной темноты, вместо того чтобы размышлять над вопросом «выбрать 5 Мп или 8 Мп», целесообразнее сначала чётко определить: вам нужны дополнительные пиксели или более надёжная способность к ночному видению?
Если вы пока не уверены, пожалуйста, направьте сценарии вашего применения нашей инженерной команде. Мы поможем вам определить наиболее подходящее решение на основе реальных сценариев применения, методов установки и бюджета потребления энергии. Мы также можем сразу организовать сравнительные образцы модулей SC2210 и OV5640 для тестирования.
Часто задаваемые вопросы о модуле камеры ночного видения SC2210
1. Почему SC2210 подходит для наблюдения в темноте?
SC2210 оснащен датчиком размером 1/1,8 дюйма и пикселями размером 4,0 мкм, что позволяет ему собирать больше световой информации в условиях слабого освещения.
2. Требуется ли для ночного видения SC2210 инфракрасная дополнительная подсветка?
SC2210 поддерживает цветное изображение ночного видения в условиях слабого освещения и не требует дополнительного оборудования инфракрасной подсветки.
3. В чём различия между SC2210 и OV5640?
SC2210 ориентирован в первую очередь на качество изображения при слабом освещении, тогда как OV5640 делает акцент на высоком разрешении и детализации.
4. Почему размер пикселя влияет на качество ночного видения?
Большие пиксели, как правило, обладают более высокой способностью сбора света.
Горячие новости
EN
