Így válassz kamerát

Az optikák után ismét visszatérünk a kamerákhoz, és azt vesszük végig, hogy miket kell figyelembe vennünk az optimális kamera kiválasztása során. Egy képfeldolgozó rendszer tervezésekor az ember könnyen a lehetséges opciók dzsungelében találhatja magát, mindenféle kameratípussal, fontos funkciókkal, és jól jöhet, ha van egy vezérfonál, ami alapján utat vághat magának ebben a rengetegben a legjobb választáshoz.

Első körben két kérdést kell feltennünk magunknak:

  • Mit akarok látni a kamerámmal?
  • Milyen kamera tulajdonságok szükségesek ennek eléréséhez

A válasz alapján először a képfeldolgozásban használt kameratípusokból kell kiválasztanunk a nekünk valót: hálózati/IP kamera vagy gépi látás kamera? A kettő közti különbségeket és alkalmazási területeiken korábbi írásunkban már bemutattuk, de nézzük meg röviden ismét:

  • Az IP kamerákat leggyakrabban klasszikus megfigyelési, felügyeleti feladatokra használják, illetve a gépi látás kamerák kiegészítéseként. Jellemzőik:
    • Kül és beltéri használatra is alkalmasak, gyakran strapabíró házba helyezik, hogy jól bírják az időjárást, vagy rongálási kísérletet
    • Széles funkciókínálat: day-night funkció, multi streaming
    • Tömörített képek a videóban, a kisebb tárhelyigény és sávszélesség érdekében, a képfeldolgozás egy része kamerán belül történik
  • Ezzel szemben az ipari/gépi látás kamerákat legtöbbször gyártás során, például minőségellenőrzésre használják, vagy robotoknak biztosítják a vizuális információt
    • Tömörítetlen képeket küldenek a PC-nek, a képfeldolgozás ott történik. A tömörítetlen képeknek köszönhetően nem veszik el adat, így minden kis hibát észlelni tud az alkalmazás
    • Két technológiája létezik, area és line scan. A különbség a képrögzítésben van, különböző alkalmazások igényeinek megfelelően

Az area scan kamerák a jól ismert képrögzítési módszert használják, azaz egy több sornyi és oszlopnyi pixelből álló négyszögletű szenzor készíti a képet. Ezt a technológiát használják számtalan ipari alkalmazásban, gyógyászati alkalmazásokban, a közlekedésben, de megfigyelő és felügyeleti feladatokra is, IP kamerák kiegészítőjeként. A line scan kamerák ellenben egy mindössze 1,2 vagy 3 soros szenzort használnak, a képrögzítés sorról, sorra történik, és a teljes kép a képfeldolgozás során áll össze. Ezt a típust általában futószalagon, nagy sebességgel mozgó termékek vizsgálatához használják. Jellemző iparág a nyomdászat, szelektálás és csomagolás, élelmiszer és ital gyártás.

Újabb döntési pont, hogy monokróm, vagy színes kamerára van szükségünk. Ez az egyik legegyszerűbb döntés, az alkalmazásunk egyértelműen meghatározza, hogy szükséges-e színek vizsgálata, vagy elegendő a fekete-fehér kép. Ha a színes kép nem követelmény, akkor a monokróm kamera általában jobb választás, érzékenyebbek, így részletesebb képet tudnak adni. Néhány alkalmazáshoz – például Intelligens Közlekedési Rendszerekben – a kettőt kombinálva használják, hogy minden szükséges információ kigyűjthető legyen.

Továbbra is a szenzor tulajdonságainál maradva, választani kell szenzor típust, zártechnológiát és sebességet. Szenzor típusból jelenleg a CMOS és CCD között tudunk választani, de a CMOS technológia folyamatos és rohamos fejlődésének köszönhetően a CCD szenzorok lassan kiszorulnak a piacról.Zártechnológiából kétféle van, global és rolling shutter közül választhatunk. Előbbi esetén minden sor exponálása és kiolvasása egyszerre történik, ez a technológia gyorsan mozgó objektumok rögzítésére optimális. Utóbbi viszont soronként végzi az exponálást és kiolvasást, így  gyors mozgás esetén torzulhat az elkészült kép. Ennek ellenére nem kell teljesen elvetni ezt a technológiát se mozgó elem felvétele esetén, a torzulás kiküszöbölhető az expozíciós idők megfelelő beállításával és világítás használatával.

rolling-global shutter

A kamera sebessége a másodpercenként rögzíthető és továbbítható képek számát – angolul frame rate, frames per second (fps), line scan kamráknál line rate – jelenti. A gyors szenzor több kép készítését jelenti egy másodpercen belül, de ne feledjük, több kép több adatot is jelent. Gyors mozgásra tervezett alkalmazások, mint a nyomtatott anyagok vizsgálata, akár ezredmásodpercenkénti képrögzítést is igényelhet, míg egy gyógyászati, mikroszkópos alkalmazásnál nincs szükség magas fps-re.A sebességet le tudja korlátozni a kamera interfésze, például egy magas frame rate-el rendelkező szenzor nem biztos, hogy tudja a maximális sebességét nyújtani GigE interfésszel, míg USB 3.0-ás kivitelben igen.

Még mindig a szenzornál maradva, ki kell választanunk az alkalmazásunknak megfelelő felbontást, valamint az ehhez kapcsolódó szenzor és pixel méretet. A kamera felbontását a szenzor pixeleinek száma adja meg: ha például a specifikációban azt látjuk, hogy 2048 x 1088, az azt jelenti, hogy 2048 pixel van a vízszintes vonalakon és 1088 a függőlegeseken. A kettő szám szorzata 2.228.224 pixel, azaz 2.2 megapixel (MP). Az alkalmazásunkhoz szükséges felbontást az alábbi képlettel tudjuk kiszámolni:

resolution

Ha például egy 2 m magas ember szemszínét szeretnénk pontosan megállapítani a teljes alakos képről, akkor 1 mm-es részletet érdemes vizsgálnunk, tehát a képlet így alakul:

resolution2

A szenzor és pixel méretről, és azok összefüggéseiről négy dolgot érdemes tudni:

  1. Nagy szenzor és nagy pixelméret több fényt tud befogni, több fény pedig több átalakított elektronikus jelet, ezáltal részletesebb képet eredményez.Ezt a jel-zaj viszonyszám (SNR) jelzi, minél magasabb az értéke, annál jobb minőségű lesz a kép
  2. Nagy szenzor nagy helyet jelent, ahova sok pixel fér, magas felbontást szolgáltatva. A nagy szenzoron elég hely van ahhoz, hogy a nagy felbontás mellett az egyes pixelek is elég nagyok legyenek egy magas SNR értékhez. Kis szenzor viszont kis pixelméretet, így alacsonyabb SNR-t, ezáltal gyengébb minőségű képet tud szolgáltatni.
  3. Optikaválasztó cikkünkben is említettük, de a nagy szenzor és pixel méret mit sem ér a megfelelő optika nélkül.
  4. A nagy szenzorhoz több anyag szükséges, így többe is kerülnek. Nagy szenzorhoz nagy optika is dukál, ami tovább növeli a költségeket

Elhagyva a szenzort, ideje dönteni a kamera intefészéről és méretéről is.A kettő összefügg egymással, az interfész típusa befolyásolja a kameraház méretét is:

interface

A különböző interfészeket egy korábbi posztunkban már bemutattuk, de a legfontosabb jellemzőket nem lehet elégszer kiemelni:

Screenshot 2016-01-13 09.38.21

A megfelelő kamerához már csak egy kérdésre kell választ találnunk: milyen kamerafunkciókra van szükségünk? Sok gépi látás kamera – például minden Basler kamera is – fel van szerelve különböző hasznos, képminőséget javító, feldolgozást segítő funkciókkal. A legtipikusabb ilyen funkciók a

  • AOI (Area of Interest) – segítségével ki lehet választan a képen belül, egy vagy több olyan területet is, ahol a vizsgálatot el akarjuk végezni, ezáltal gyorsíthatunk a rendszer működésén
  • Automatikus beállítások – a környezethez alkalmazkodva automatikusan be tudja állítani az expozíciós időt, vagy gain szintet, ezáltal folyamatosan biztosítva az állandó képminőséget.

Láthatjuk, hogy ebben a folyamatban szinte minden lépés befolyással van egy másikra, körültekintőnek kell lennünk a kameraválasztás során, nehogy éles helyzetben szembesüljünk vele, hogy valamilyen paraméterben mellényúltunk és nem a kívánt eredményt kapjuk. Jó válogatást a kamerák között!

Advertisements

Legózz magadnak kamerát

Több startup és nagyvállalat szerint is – köztük a Google a Project Ara telefonjával – a jövő a moduláris készülékekben rejlik, a különálló hardverelemekben, melyeket egyszerűen összeillesztve mindig a célnak megfelelő kütyüt vihetjük magunkkal. Habár az Ara továbbra is messze van egy működő összerakosgatható okostelefontól, a Columbia Egyetem gépi látás laborjának kutatói most megpróbálják valóssággá tenni azt egy kamera esetében.

A Cambits-nek nevezett eszköz eltérő színű és funkciójú tömbökből rakosgatható össze. A hardver különböző elemei – jelenleg alapegység, szenzor, vaku, optika, mozgatható egység  és különböző optikai kiegészítők (polarizáló, mikroszkóp) elérhetőek – mágnesesen tapadnak egymáshoz, az adatátvitel, tápellátás és irányítás pedig külön kis csatlakozókon keresztül zajlik.

Cambits

A lenti kis videó alapján a megfelelő elemekkel pillantok alapján össze tudjuk rakni akár a saját 3D kameránkat, mikroszkópunkat vagy pan-tilt kameránkat is.

A Cambits egyelőre csak az egyetemen létezik, de ha valahol, akkor a kamerák világában talán tényleg lehet értelme a modularitásnak, hiszen azok a cserélhető optikáikkal szinte már annak is számítanak. A Cambits ezt emeli egy újabb szintre, és valljuk be, mi is szívesen kísérletezgetnénk a színes kis kockákkal saját kameránkon.

A Microsoft hologramszemüvege

A Microsoft hologramszemüvege még mindig fejlesztés alatt áll, de egy újabb videóban engednek bepillantást nyerni a HoLens működésébe.

A termék az okos-szemüveg és a virtuális-sisak keresztmetszetébe helyezhető el, és a Windows 10 mellett ezt emelte ki legjobban a cégóriás a Microsoft Build 2015 konferencián.

A szemüveg kisebb lett a korábban látottnál, és négy darab kamera kapott helyett benne. A gépi látás egy új varázsát igyekszenek megteremteni a HoLens-el:

Ugyan a külvilág is érzékelhető benne, nem csak a digitális, de azt képes kiegészíteni gyönyörű, háromdimenziós, virtuális tájjakkal. A Mars-béli tájaktól kezdve a Minecraft-építményeken át, a tárgyak háromdimenziós megjelenéséig és körbejárásukig (!), szinte bármit elénk vetíthet. Mindehhez egy új processzort is kifejlesztettek a – mostanában nagyon innovatív – Microsofték, mely a HPU nevet kapta, teljes nevén holografikus processzor. Ez segít a hangok, gesztusok, terek felismerésében, érzékelésében. Videók alább:

Új térképpel száll versenybe a Nokia

Egyre több cégről hallani, hogy a tőlük megszokott iparág helyett – vagy amellett – beszállnak az autó bizniszbe is. A mobilgyártásból teljesen kiszállt Nokia ugyan nem kezd el személygépkocsikat gyártani, de feltett szándéka, hogy megkerülhetetlen szereplője legyen a sofőr nélküli autóipari forradalomnak.

Ezt egy minden eddiginél részletesebb 3D térképpel képzeli el a finn vállalat, abból kiindulva, hogy a balesetmentes közlekedéshez korántsem elég a járművekbe beépített csomó szenzor és kamera, hanem egy rakás adattal is rendelkezniük kell az útvonalakról.

A skandináv cég térképe elméletben minden járdaszegély és tábla hollétével tisztában lesz, valamint azzal is, hogy egy adott kanyart mekkora sebességgel tudja biztonságosan bevenni az autó. Ehhez a fejlesztéshez a Nokia légi felvételeket, szenzorok és műholdak adatait is felhasználja, ezek mellett pedig nagy felbontású kamerával felszerelt autókat használnak, amelyek 6 méterenként készítenek egy 360 fokos fényképet, miközben a LIDAR lézerei másodpercenként 700 000 pontot tapogatnak le, és minden irányban körülbelül 100 méterre látnak el.

James Bond is megirigyelné

A merci idén is nagyot mutat: új autója mintha a jövőből érkezett volna hozzánk.
Persze ehhez a csodához is elengedhetetlen a gépi látás technológiája, az autó ugyanis lézerszkennerek és radarok mellett 3D kamerákkal is fel van szerelve.

Szüksége is van rá, ugyanis a szuper designnal ellátott autó – mely 136 lóerős villanymotorral van feltuningolva és 6,7 mp alatt gyorsul 100-ra – szinte mindent magától csinál, vezetőjének még csak előre sem kell néznie, akár pókerezi is lehet az forgószékekkel ellátott utastérben, míg a járgány elvisz minket A-ból B-be.

A videó magért beszél: