Optimieren Sie Kameraparameter für die Erkennung von bewegenden Objekten

Anwendungen mit sich schnell bewegenden Objekten erfordern oft eine hohe Bildrate und kurze Belichtungszeit. Eine kurze Belichtungszeit geht mit weniger Licht einher, was bedeutet, dass ein lichtempfindliches Objektiv und ein Bildsensor erforderlich sind.
Hier ist eine Übersicht der Einstellungen, die Ihnen helfen wird, die optimalen Einstellungen in Ihrer Hochgeschwindigkeitsanwendung zu finden. Sie können dies als Richtlinie verwenden.

Stellen Sie die richtige Belichtungszeit ein

Die erste zu optimierende Einstellung ist die Belichtungszeit. Die maximale Belichtungszeit beträgt 1/Framerate. Wenn Sie 200 fps erreichen möchten, beträgt die maximale Belichtungszeit 1/200 = 5 ms.

Je kürzer die Belichtungszeit, desto dunkler das Bild, daher sollte die Belichtungszeit so lang wie möglich sein. Sie wird jedoch durch die berechnete maximale Exposition begrenzt, wie oben gezeigt. Eine weitere wichtige Einschränkung, die Sie beachten müssen, ist die maximale Belichtungszeit, um Bewegungsunschärfe zu vermeiden. Dies wird in diesem Artikel näher erläutert. In einigen Anwendungen ist Bewegungsunschärfe akzeptabel, in diesen Fällen ist eine längere Belichtungszeit als der berechnete Wert möglich.

 

Verwenden Sie Gain, um die Helligkeit des Bildes zu verbessern

Eine Erhöhung der analogen Gain-Funktion  führt zu einem helleren Bild. Wenn die Amplitude des Sensorausgangssignals konstant bleibt, führt eine Erhöhung von Gain zu einer steileren Antwortkurve, wodurch das Bild heller wird. Für jede 6 dB Erhöhung der Gain-Funktion verdoppelt sich der Grauwert des Bildes. Wenn die Kamera beispielsweise einen Gain von 0 dB hat, beträgt der Grauwert des Bilds 126, und wenn Gain auf 6 dB erhöht wird, erhöht sich der Grauwert des Bilds auf 252.

Somit kann ein zunehmendes Gain verwendet werden, um die Bildhelligkeit zu erhöhen.

Beachten Sie, dass eine Erhöhung des analogen Gains das Bildrauschen verstärkt.
 

Verwenden Sie Digital Shift, um die Helligkeit weiter zu erhöhen

Einige unserer Kameras unterstützen die Digital-Shift-Funktion. Sie wird häufig verwendet, um die Helligkeit der Bilder zu verbessern. Die Verbesserung erfolgt, da die Helligkeit jedes Pixels einzeln erhöht wird, indem die Binärwerte nach links „verschoben“ werden. Das Setzen der Digital-Shift-Funktion auf n führt zu einer logischen Linksverschiebung um n bei allen Pixelwerten.

Am Ende multipliziert dieses Verfahren jeden Pixelwert mit 2 ⁿ . Dies führt zu einem helleren Bild, erhöht aber auch das Rauschen. Wenn der resultierende Pixelwert größer als der für das aktuelle Pixelformat mögliche Maximalwert ist, wird er auf den Maximalwert gesetzt.

Um den Digital-Shift-Faktor zu konfigurieren, ändern Sie den Wert des Parameters „ DigitalShift “.
Allerdings unterstützt nicht jedes Modell diese Funktion. Wenn Ihr Modell dies nicht unterstützt, können Sie den Gain-Wert ändern, um einen ähnlichen Effekt zu erzielen. Bitte beachten Sie, dass die Digital Shift auch den Geräuschpegel erhöht.

 

Binning zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Bildsensors

Einige Kameras haben die Option, Binning zu verwenden. Mit Binning kombinieren Sie den Wert von 4 Pixeln, was dazu führt, dass die Kamera 4-mal lichtempfindlicher ist. Allerdings wird auch die Kameraauflösung durch 4 geteilt.
Weitere Informationen finden Sie in diesem Artikel über Kamera-Binning.

Verwenden Sie einen Bildsensor mit einer größeren Pixelgröße

Die Pixelgröße hat einen großen Einfluss auf die Lichtempfindlichkeit der Kamera. Größere Pixel fangen mehr Licht ein als kleinere. Die Verwendung eines Bildsensors mit einem 6,9-µm-Pixel anstelle eines 3,45-µm-Pixels ergibt viermal mehr Licht (3,45*3,45=11,90µm², 6,9*6,9=47,61µm²). Wenn Sie Sensoren verschiedener Hersteller oder sogar desselben Herstellers jedoch aus verschiedenen Generationen vergleichen, führt ein größeres Pixel jedoch nicht immer zu einem lichtempfindlicheren Pixel. Je neuer der Bildsensor, desto lichtempfindlicher ist das Pixel bei gleicher Pixelgröße.

Monochrom-/Farbkameras

Monochrome Kameras sind bis zu dreimal lichtempfindlicher als Farbkameras. Dies liegt an farbigen Kameras, die einen Bayer-Filter verwenden, um ein farbiges Bild zu erzeugen. Dieser Bayer-Filter blockiert den größten Teil des Lichts daran, die Sensorpixel zu erreichen. Dadurch gelangt nur das Licht der jeweiligen Filterfarbe auf den Sensorpixel.

Darüber hinaus erzeugen monochrome Kameras auch schärfere Bilder, da keine Bildverarbeitung wie bei Farbkameras vorhanden ist.

Quelle: Bayer pattern on sensor profile - Bayer filter - Wikipedia

Auswahl des besten Objektivs mit niedriger Blendenzahl

Objektive haben unterschiedliche F-Werte, die bestimmen, wie viel Licht sie durchlassen. Die meisten von ihnen haben eine manuelle Iris, bei der Sie den F-Wert des Objektivs ändern können. Um die maximale Lichtmenge durchzulassen, sollten Sie ein Objektiv mit einem niedrigen F-Wert wählen, z. B. F1,4. Ein F1.4-Objektiv fängt doppelt so viel Licht ein wie ein F2.0-Objektiv, verringert jedoch die Schärfentiefe.

Mehr Licht für ein besseres Kamerabild

Wenn Ihr Kamerabild immer noch zu dunkel ist und eine weitere Feinabstimmung der oben genannten Einstellungen nicht möglich ist, kann das Hinzufügen von zusätzlichem Licht die Lösung sein. Wenn Sie Fragen zur Beleuchtung haben oder Hilfe bei der Auswahl des richtigen Lichts benötigen, kontaktieren Sie uns bitte. Wir finden die optimale Beleuchtung für Ihren Fall.