Nei mesi scorsi abbiamo visitato numerosi siti di progetti industriali, come quelli dedicati a velivoli senza pilota o a magazzini automatizzati con robot. Molti ingegneri e progettisti di prodotto tendono solitamente a concentrarsi sui parametri che conoscono meglio:
Quali sono i parametri in pixel della fotocamera?
Il modulo fotocamera da 5 MP o da 8 MP sembra una scelta più sicura, poiché una risoluzione più elevata significa:
- Maggiori dettagli nell’immagine;
- Uscita dell’immagine più nitida;
- Migliore capacità di riconoscimento del bersaglio;
Pertanto, molti sistemi di sicurezza, dispositivi embedded e applicazioni industriali di visione preferiscono utilizzare moduli fotocamera ad alta risoluzione. Tuttavia, queste fotocamere si trovano ad affrontare sfide completamente diverse quando cala la notte. In condizioni di scarsa illuminazione ambientale, affidarsi semplicemente al numero di pixel non consente di determinare la qualità finale dell’immagine. Le dimensioni del sensore, la grandezza dei pixel e la gamma dinamica influenzano tutti l’effetto reale della ripresa. Una fotocamera ad alta risoluzione funziona bene di giorno, ma al calar delle tenebre il sensore riceve meno luce a causa della minore quantità di informazioni luminose che riesce a catturare.
I problemi comuni includono:
- Aumento del rumore nell’immagine;
- Riduzione dei dettagli nelle zone scure;
- Ridotta visibilità in ambienti complessi;
Ciò porta anche a una teoria fondamentale:
Maggiore risoluzione non significa necessariamente migliore prestazione in condizioni di scarsa illuminazione
In scenari a bassa illuminazione, gli ingegneri devono valutare in modo completo diversi fattori, non solo la risoluzione:
- Capacità di ripresa in condizioni di scarsa illuminazione;
- Sensibilità alla luce del sensore;
- Elaborazione del rumore dell'immagine;
- Prestazioni effettive di acquisizione immagini nell'ambiente reale;
Pertanto, nella scelta tra moduli fotografici tradizionali ad alta risoluzione (ad esempio OV5640) e soluzioni per la visione notturna a luce stellare (ad esempio SC2210), la decisione finale dipende dallo scenario applicativo reale e dai requisiti di acquisizione immagini.
Perché una singola risoluzione non può determinare le prestazioni del monitoraggio notturno
Le fotocamere ad alta risoluzione sono ampiamente utilizzate nell'elettronica di consumo, nelle attrezzature industriali e nei sistemi embedded; il modulo fotocamera OV5640 rappresenta un esempio tipico.
- Uscita massima da 2592 x 1944 pixel;
OV5640 presenta un significativo vantaggio nella definizione dell’immagine per applicazioni ad alta risoluzione:
- Maggiori informazioni nell’immagine;
- Migliore capacità di ingrandimento dell’immagine;
- Uscita di immagini a risoluzione più elevata;
- Acquisizione di documenti;
- Scatto di immagini standard;
Le telecamere ad alta risoluzione possono sfruttare appieno il proprio valore in questi scenari applicativi, ma quando la telecamera opera in condizioni di scarsa illuminazione la situazione cambia. Il sensore della telecamera può generare immagini soltanto utilizzando i segnali luminosi già presenti nell’ambiente. Se si aggiungono più pixel in uno spazio limitato, ciascun pixel diventa più piccolo, poiché l’area del sensore è fissa; ciò comporta anche che i pixel più piccoli ricevano meno luce rispetto ai pixel più grandi, generando le seguenti sfide nell’ambiente notturno:
1. Capacità limitata di raccolta della luce
Quando la telecamera opera in un ambiente notturno, ogni pixel deve ricevere una quantità sufficiente di informazioni luminose per generare un’immagine efficace. Se le dimensioni del pixel sono ridotte, il sensore potrebbe richiedere un’amplificazione del segnale più elevata per mantenere la luminosità dell’immagine; tuttavia, l’aumento del segnale può anche comportare un incremento del rumore nell’immagine.
2. Il rumore aumenta negli ambienti a bassa illuminazione
Quando la luce ambientale diminuisce, la telecamera di solito aumenta il guadagno per compensare la carenza di esposizione. Ciò può provocare anche: aumento del rumore digitale; perdita di dettagli nell’immagine; riduzione della nitidezza; minore accuratezza cromatica. Per i sistemi di videosorveglianza, non si tratta semplicemente di generare un’immagine "visibile": ciò che conta davvero è se la telecamera consente all’utente di conservare le informazioni relative alla situazione in quel momento, permettendogli così di formulare giudizi accurati.
3. Perdita di dettagli fondamentali durante la notte
Nelle applicazioni reali di videosorveglianza, le informazioni specifiche su cui gli utenti si concentrano includono: qualcuno è entrato nell’area monitorata? È possibile identificare oggetti specifici? Le attrezzature industriali funzionano normalmente? L’ambiente ha subito cambiamenti anomali? Pertanto, un’immagine ad alta risoluzione ma rumorosa, anche con un numero maggiore di pixel, non fornisce un valore pratico superiore.
Confronto reale di imaging in condizioni di scarsa illuminazione: SC2210 vs OV5640
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| Figura 1-SC2210 |
Figura 2-OV5640 |
Figure 1 e 2: Confronto delle prestazioni di imaging del modulo per fotocamera a visione notturna di livello starlight SC2210 e del modulo per fotocamera da 5 MP OV5640 in condizioni reali di scarsa illuminazione. Il confronto sopra illustra le prestazioni di output dell’immagine di diverse progettazioni di sensori in condizioni di luce limitata. Entrambi i moduli per fotocamera possono fornire un output immagine affidabile in condizioni di illuminazione adeguate, ma quando la luce ambientale diminuisce ulteriormente, il divario tra diverse progettazioni di sensori diventa più evidente.
Il focus di questo confronto è:
- Visibilità delle aree scure;
- Capacità di mantenere i dettagli della scena;
- Equilibrio tra aree luminose e scure;
I test in ambienti reali sono molto importanti. Se ci si basa esclusivamente sui parametri tecnici, non è possibile descrivere pienamente le prestazioni effettive del modulo fotocamera in ambienti complessi. Le telecamere di sorveglianza devono non solo acquisire immagini, ma anche fornire informazioni utili.
Perché il modello SC2210 offre prestazioni diverse in condizioni di scarsa illuminazione?
Il modulo fotocamera SC2210 per visione notturna di livello starlight adotta un concetto progettuale di imaging diverso. Non mira semplicemente a incrementare il numero di pixel, ma pone maggiore attenzione al mantenimento di una visibilità affidabile dell’immagine in condizioni di illuminazione complesse.
- sensore CMOS SC2210 da 1/1,8 pollice;
- dimensione dei pixel 4,0 μm × 4,0 μm;
- Formati di uscita MJPEG e YUY2.
Queste caratteristiche rendono lo SC2210 più adatto a scenari in cui la luce ambientale non è completamente disponibile.
1. Una dimensione maggiore dei pixel comporta una migliore capacità di raccolta della luce
Una delle differenze più significative tra lo SC2210 e molti moduli per fotocamere ad alta risoluzione riguarda la dimensione dei pixel. Lo SC2210 adotta una struttura di pixel da 4,0 μm × 4,0 μm; rispetto a progettazioni con pixel più piccoli, i pixel più grandi possiedono tipicamente una capacità di raccolta della luce superiore.
Il motivo è il seguente: ogni pixel dispone di un’area maggiore, pertanto può ricevere una quantità maggiore di informazioni luminose.
Questa progettazione è particolarmente adatta a scenari con variazioni significative della luce ambientale:
- Sorveglianza industriale;
- Applicazioni di visione artificiale per robot;
2. La funzione WDR aiuta a gestire ambienti con illuminazione complessa
Gli ambienti notturni non sono necessariamente completamente bui. In molti scenari reali di videosorveglianza, si riscontrano forti differenze di intensità luminosa, ad esempio:
Se la gamma dinamica è insufficiente, la telecamera potrebbe:
- Sovraesporre le aree luminose;
- Perdere i dettagli nelle aree scure;
Il sensore SC2210 supporta il potenziamento della gamma dinamica WDR basato sulla tecnologia di fusione a tripla esposizione, che consente alla telecamera di mantenere prestazioni immagine più bilanciate quando nello stesso fotogramma sono presenti sia aree luminose sia aree scure.
Questo è particolarmente utile per i seguenti scenari applicativi:
- Telecamere di sorveglianza per la sicurezza;
- Sistemi di monitoraggio esterni;
- Dispositivi intelligenti di controllo accessi;
3. Progettato per l’integrazione nella visione embedded
I moderni sistemi di sorveglianza e automazione fanno sempre più affidamento su piattaforme embedded compatte.
- SC2210 supporta:
- Connessione USB 2.0;
Formati immagine comuni come MJPEG e YUY2.
Ciò consente un’integrazione più agevole in diversi sistemi di visione embedded.
Applicazioni tipiche includono:
- Dispositivi intelligenti di monitoraggio;
- Computer industriali;
- Piattaforme robotiche;
- Apparecchiature di sicurezza personalizzate;
Modulo fotocamera SC2210 rispetto al modulo OV5640
| Voce di confronto |
Modulo fotocamera SC2210 Starlight |
Ov5640 modulo fotocamera da 5 mp |
| Vantaggio chiave |
Capacità di ripresa in condizioni di scarsa illuminazione |
Dettagli ad alta risoluzione |
| Risoluzione |
1920 x 1080 |
2592 x 1944 |
| Dimensione del sensore |
1/1,8 Pollice |
1/4 di Pollice |
| Dimensione del pixel |
4,0 μm × 4,0 μm |
1,4 μm × 1,4 μm |
| Sorveglianza notturna |
Progettato per applicazioni a bassa illuminazione |
Più adatto all’imaging generale |
| Dettaglio Diurno |
Buono |
Il vantaggio dell’alta risoluzione è evidente |
| Illuminazione complessa |
Il vantaggio della WDR è significativo |
Dipende dalla progettazione del sistema |
| Applicazioni tipiche |
Sicurezza, robotica, monitoraggio notturno |
Imaging generale, applicazioni diurne |
La risoluzione non è irrilevante, ma risolve la questione «se è nitido di giorno» piuttosto che «se è visibile di notte». Si tratta di due requisiti completamente diversi, e confrontarli tra loro non ha molto senso. Se la maggior parte degli scenari operativi del tuo progetto si verifica a bassa illuminazione o addirittura al buio, invece di chiederti «se scegliere 5 MP o 8 MP», è meglio chiarire innanzitutto: hai bisogno di più pixel oppure di una capacità di visione notturna più affidabile?
Se al momento non è sicuro, invii pure gli scenari di applicazione al nostro team di ingegneria. Possiamo aiutarla a identificare la soluzione più adatta in base agli effettivi scenari di utilizzo, ai metodi di installazione e al budget di consumo energetico. Possiamo inoltre fornire direttamente campioni di confronto tra SC2210 e OV5640 per i test.
Domande frequenti sul modulo fotocamera a visione notturna SC2210
1. Perché SC2210 è adatto alla videosorveglianza notturna?
SC2210 utilizza un sensore da 1/1,8 pollice e una progettazione dei pixel da 4,0 μm, che consente di catturare una maggiore quantità di informazioni luminose in condizioni di scarsa illuminazione.
2. La visione notturna di SC2210 richiede un’illuminazione supplementare a infrarossi?
SC2210 supporta l’imaging a visione notturna a colori completi in ambienti con scarsa illuminazione e non necessita di ulteriori dispositivi di illuminazione supplementare a infrarossi.
3. Quali sono le differenze tra SC2210 e OV5640?
SC2210 è orientato prevalentemente all’imaging in condizioni di scarsa illuminazione, mentre OV5640 è focalizzato soprattutto sui dettagli ad alta risoluzione.
4. Perché la dimensione dei pixel influisce sulla visione notturna?
I pixel più grandi hanno generalmente capacità di raccolta della luce più elevate.
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