Hej tam! Jako dostawca modułów kamer MIPI jestem bardzo podekscytowany możliwością zanurzenia się w świat algorytmów autofokusa stosowanych w tych niesamowitych urządzeniach. Moduły kamer MIPI (Mobile Industry Processor Interface) stały się podstawą różnych zastosowań, od smartfonów po przemysłowe systemy obrazowania. Funkcja autofokusa zmienia reguły gry i sprawia, że rejestrowane przez nas obrazy i filmy są ostre i wyraźne. Przyjrzyjmy się więc bliżej różnym dostępnym algorytmom autofokusa.
Autofokus oparty na kontraście (CBAF)
Jednym z najczęściej używanych algorytmów autofokusa w modułach kamer MIPI jest autofokus oparty na kontraście. Metoda ta polega na znalezieniu punktu, w którym kontrast obrazu jest największy. Jak to działa? Cóż, aparat zaczyna od dostosowania położenia obiektywu i wykonania serii zdjęć. Następnie analizuje kontrast każdego z tych obrazów.
Podstawową ideą jest to, że gdy obraz jest ostry, krawędzie obrazu będą ostre, co oznacza, że pomiędzy sąsiednimi pikselami będzie wysoki kontrast. Wyobraźmy sobie na przykład czarno-białą szachownicę. Gdy jest ostry, przejście od czarnych do białych kwadratów będzie bardzo wyraźne, co skutkuje wysokim kontrastem. Kamera przesuwa obiektyw w przód i w tył i mierzy poziom kontrastu na obrazach pośrednich. Po znalezieniu pozycji, w której kontrast jest maksymalny, zatrzymuje ruch obiektywu, a obraz jest ostry.
Zaletą CBAF jest to, że generuje obrazy wysokiej jakości z ostrymi szczegółami. Działa dobrze w większości warunków oświetleniowych, o ile w scenie są pewne krawędzie i kontrast. Ma to jednak swoje ograniczenia. Może działać nieco wolniej, zwłaszcza gdy scena ma niski kontrast. Jeśli różnica w jasności pomiędzy różnymi częściami obrazu jest niewielka, algorytmowi trudniej jest określić optymalny punkt ostrości.
Faza - autofokus z detekcją (PDAF)
Porozmawiajmy teraz o autofokusie fazowym z detekcją. Algorytm ten jest nieco bardziej zaawansowany technologicznie i jest szeroko stosowany w nowoczesnych smartfonach i modułach kamer MIPI. PDAF działa poprzez rozszczepienie światła wpadającego do obiektywu aparatu. Zamiast polegać wyłącznie na ogólnym kontraście obrazu, wykorzystuje różnicę fazową między różnymi promieniami świetlnymi.
Kamera posiada na matrycy specjalne piksele detekcji fazy. Piksele te mogą mierzyć fazę przychodzącego światła. Kiedy światło obiektu pada na soczewkę, zostaje rozdzielone na dwie ścieżki. Piksele detekcji fazy porównują następnie fazę światła na tych dwóch ścieżkach. Jeśli promienie światła są w fazie, oznacza to, że obiekt jest ostry. Jeśli występuje różnica faz, aparat wie, w którą stronę przesunąć obiektyw, aby ustawić ostrość na obiekcie.
PDAF jest niesamowicie szybki. Potrafi zablokować ostrość w ułamku sekundy, co doskonale sprawdza się przy fotografowaniu szybko poruszających się obiektów, takich jak wydarzenia sportowe czy dzika przyroda. Działa również dobrze w warunkach słabego oświetlenia w porównaniu do CBAF. Jednak w niektórych przypadkach może nie być tak dokładny jak CBAF, szczególnie w przypadku bardzo drobnych szczegółów.
Hybrydowy autofokus
Aby uzyskać to, co najlepsze z obu światów, wiele modułów kamer MIPI wykorzystuje obecnie hybrydowy system autofokusa, który łączy CBAF i PDAF. System ten rozpoczyna się od PDAF, aby szybko ustawić przybliżony punkt ostrości. Ponieważ PDAF jest szybki, może szybko wycelować w ogólny obszar, w którym obiekt powinien być ostry.
Po ustawieniu początkowej ostrości za pomocą PDAF, aparat przełącza się następnie na CBAF w celu dokładnego dostrojenia. CBAF może bardziej szczegółowo przeanalizować kontrast obrazu i dokonać niewielkich korekt położenia obiektywu, aby zapewnić idealną ostrość obrazu. To hybrydowe podejście zapewnia szybkość PDAF i dokładność CBAF.
Głębia - czuły autofokus
Kolejnym pojawiającym się algorytmem autofokusa jest Depth - Sensing Autofocus. Metoda ta wykorzystuje dodatkowe czujniki, takie jak czujnik czasu przelotu (ToF) lub konfigurację kamery stereoskopowej, aby zmierzyć odległość między kamerą a obiektem.
Czujnik ToF emituje impulsy świetlne i mierzy czas potrzebny do odbicia światła od obiektu. Na podstawie pomiaru czasu kamera może obliczyć odległość do obiektu. Znając odległość, może dostosować położenie obiektywu, aby ustawić ostrość na obiekcie.
W konfiguracjach kamer stereofonicznych stosuje się dwie kamery umieszczone w niewielkiej odległości od siebie. Analizując różnicę w obrazach zarejestrowanych przez te dwie kamery, system kamer może obliczyć głębię sceny. Te informacje o głębokości są następnie wykorzystywane do regulacji ostrości głównego aparatu.
Głębokość - czuły autofokus doskonale nadaje się do zastosowań związanych z obrazowaniem 3D i może zapewnić dokładną ostrość nawet w trudnych warunkach oświetleniowych. Zwiększa to jednak koszt i złożoność modułu kamery.
Nasze moduły kamer MIPI i algorytmy autofokusa
W naszej firmie wprowadziliśmy te zaawansowane algorytmy autofokusa do naszych najwyższej klasy modułów kamer MIPI. Na przykład naszModuł kamery OVA0B40 Ultra HD 108 MP, obrazowanie w rozdzielczości 4K MIPIwyposażony w hybrydowy system autofokusa. Oznacza to, że zyskujesz prędkość PDAF, która pozwala szybko uchwycić szybko poruszające się momenty, oraz precyzję CBAF, która gwarantuje, że każdy szczegół na obrazach o rozdzielczości 108 MP będzie ostry.
NaszNowy, wysokowydajny moduł kamery Mini MIPI z kolorowym czujnikiem obrazu 5 MP CMOS BF2553również korzysta z tych algorytmów autofokusa. Niezależnie od tego, czy używasz go do inspekcji przemysłowej, czy do nadzoru, autofokus zapewni, że zawsze uzyskasz wyraźny i szczegółowy obraz.
A dla tych, którzy są entuzjastami Raspberry Pi, naszaModuł kamery 8MP Sony IMX219 z czujnikiem M12 i obiektywem dla Raspberry Pima doskonały system autofokusa. Dzięki połączeniu algorytmów autofokusa z łatwością rejestruje świetnie wyglądające zdjęcia i filmy.
Dlaczego warto wybrać nasze moduły kamer MIPI
Rozumiemy, że na dzisiejszym rynku masz wiele opcji, jeśli chodzi o moduły kamer MIPI. Ale oto dlaczego powinieneś wybrać nasz. Po pierwsze, nasze moduły zbudowane są z wysokiej jakości komponentów. Pozyskujemy najlepsze czujniki i obiektywy, aby mieć pewność, że przechwytywane zdjęcia i filmy są najwyższej jakości.
Po drugie, skupienie się na zastosowaniu zaawansowanych algorytmów autofokusa oznacza, że zawsze uzyskasz ostre i wyraźne rezultaty, niezależnie od warunków fotografowania. Niezależnie od tego, czy fotografujesz w jasnym świetle słonecznym, czy w słabo oświetlonym pomieszczeniu, nasze systemy autofokusa zrobią wszystko, co w ich mocy.
Wreszcie oferujemy doskonałą obsługę klienta. Jeśli masz jakiekolwiek pytania dotyczące naszych produktów, algorytmów autofokusa lub czegokolwiek innego, nasz zespół jest zawsze gotowy do pomocy.
Połączmy się!
Jeśli interesują Cię nasze moduły kamer MIPI i chcesz dowiedzieć się więcej o korzyściach, jakie nasze algorytmy autofokusa mogą przynieść Twojemu projektowi, nie wahaj się z nami skontaktować. Chętnie porozmawiamy z Tobą, omówimy Twoje specyficzne wymagania i przedstawimy wycenę. Niezależnie od tego, czy jesteś producentem smartfonów, twórcą aplikacji przemysłowych czy hobbystą, mamy dla Ciebie odpowiedni moduł kamery MIPI.
Referencje
- Jain, R. (1989). Podstawy cyfrowego przetwarzania obrazu. Sala Prentice’a.
- Tsai, RY (1987). Wszechstronna technika kalibracji kamer do zastosowań w metrologii wizyjnej 3D o wysokiej dokładności przy użyciu gotowych kamer telewizyjnych i obiektywów. Dziennik IEEE dotyczący robotyki i automatyzacji, 3(4), 323–344.
- Róg, BKP i Schunck, BG (1981). Wyznaczanie przepływu optycznego. Sztuczna inteligencja, 17(1 - 3), 185 - 203.
