Įvertinant žvėrių stebėjimo kamerą OEM ar ODM projektui, vaizdo raiška dažnai yra vienas pirmųjų parametrų, kuriuos pirkėjai palygina. 32 MP kamera gali atrodyti konkurencingesnė už 12 MP modelį, tačiau didesnis skaičius nebūtinai reiškia aiškesnių gyvūnų vaizdų, gereresnio veikimo tamsioje ar patikimesnio produkto.
Praktikoje, žvėrių stebėjimo kameros vaizdo kokybė priklauso nuo visos vaizdo suformavimo grandinės , pradedant objektyvu ir CMOS jutikliu bei baigiant vaizdo signalo apdorojimu, infraraudonųjų spindulių apšvietimu, suspaudimu ir vaizdo perdavimu.
Žymoms, kurios kuria medžioklės kameras, gyvūnų stebėjimo įrenginius ar lankstųjų ryšių žvėrių stebėjimo kamerų produktų eilutes, šie techniniai sprendimai veikia ne tik vaizdo aiškumą. Jie taip pat įtakoja baterijos tarnavimo laiką, lankstųjo ryšio duomenų naudojimą, gamybos išlaidas ir galiausiai vartotojo patirtį.
Šiame vadove paaiškinama, kaip įvertinti šiuos kompromisus, kokius parametrus reikia patikrinti su žvėrių stebėjimo kameros gamintoju ir kaip patikrinti vaizdo našumą prieš pradedant masinę gamybą.
-
Kodėl vien tik megapikseliai nepakanka nustatant kelio fotoaparato vaizdo kokybę
Gimtoji jutiklio raiška prieš interpoliuotąją raišką
Pirmasis skirtumas, kurį OEM pirkėjai turėtų suprasti, yra tarp gimtosios jutiklio raiškos ir išvesties vaizdo raiškos.
Gimtoji raiška reiškia veiksmingų pikselių skaičių fotoaparato vaizdo jutiklyje. Išvesties raiška reiškia vaizdo failo matmenis po apdorojimo.
Pavyzdžiui, fotoaparatas su 5 MP CMOS jutikliu gali siūlyti vaizdo nustatymus 5 MP, 12 MP, 24 MP arba 32 MP. Kai išvesties raiška viršija jutiklio gimtąjį pikselių skaičių, papildomi pikseliai sukuriami vaizdo apdorojimo būdu, o ne kaip atskiri jutiklio matavimai.
Įprastinė interpoliacija įvertina papildomus pikselius remdamasi esama vaizdo informacija. Ji padidina failo matmenis, bet negali sukurti papildomos optinės detalių, kuriuos užfiksavo jutiklis.
Šis skirtumas yra svarbus vertinant smulkius vaizdo elementus, pvz., ragų kraštus, gyvūnų žymes, kailio struktūrą ar objektus, esančius didesniu atstumu.
Tačiau skiriamoji geba yra tik vienas vaizdo kokybės komponentas. Jautrumas jutikliui, optinė aiškumas, eksponavimo valdymas, vaizdo signalo apdorojimas ir suspaudimas gali visi paveikti galutinį rezultatą.
O kas su dirbtinio intelekto superrezoliucija?
Dirbtinio intelekto pagrindu veikianti superrezoliucija skiriasi nuo įprastos interpoliacijos. Vietoj to, kad remtųsi tik fiksuotais matematiniais ryšiais tarp gretimų pikselių, dirbtinio intelekto modeliai naudoja išmoktus vaizdo šablonus, kad rekonstruotų aukštesnės raiškos vaizdus.
Tai gali pagerinti suvokiamą aiškumą ir detalių matomumą. Tačiau dirbtinio intelekto rekonstruota informacija nėra lygiavertė nepriklausomai užfiksuotoms optinėms detalėms, o rekonstrukcijos tikslumas priklauso nuo modelio, įvesties kokybės ir scenos sąlygų.
Taikymams, kuriems reikia patikimų nuotraukų įrodymų ar mokslinės dokumentacijos, pirkėjai turėtų skirti originalius jutiklio užfiksuotus vaizdus ir dirbtinio intelekto (AI) pagerintus rezultatus.
Pagrindinis pirkimo klausimas nėra tik tai, kiek megapikselių produktas reklamuoja, bet kiek naudingos detalės visą vaizdo sistemą išsaugo realiomis lauko sąlygomis .
-
Jutiklio ir objektyvo pasirinkimas: optinė pagrindas
Kameros jutiklis ir objektyvas nulemia vaizdo informacijos kokybę, kuri vėliau apdorojama.
Net pažangiausias vaizdo procesorius negali visiškai kompensuoti netinkamo objektyvo, nepakankamo apšvietimo ar netinkamos optinės konfigūracijos.
CMOS jutiklio našumas
Jutiklio skiriamoji geba yra svarbi, tačiau OEM pirkėjai taip pat turėtų įvertinti jo jautrumą prastomis šviesos sąlygomis, triukšmo charakteristikas, dinaminį diapazoną bei ryšį tarp pikselio dydžio ir jutiklio matmenų.
Didesnis pikselių skaičius automatiškai neprilygsta geresniam veikimui prastomis šviesos sąlygomis.
Tam tikram jutiklio plotui ir palyginamai technologijai mažesni pikseliai per eksponavimą gali surinkti mažiau fotonų kiekviename pikselyje. Tai gali padidinti reikmę stiprinti signalą arba taikyti triukšmo sumažinimą sudėtingomis apšvietimo sąlygomis.
Tačiau faktinis veikimas taip pat priklauso nuo jutiklio architektūros, kvantinės efektyvumo, skaitymo triukšmo ir vaizdo apdorojimo.
Palyginant jutiklių variantus, pirkėjai turėtų įvertinti tikrus vaizdus, padarytus kontroliuojamomis ir palyginamomis sąlygomis, o ne remtis tik megapikselių specifikacijomis.
Diafragmos atvira ir vaizdo kampas
Lęšio diafragmos atvira, dažniausiai išreiškiama F-skaičiumi, veikia šviesos kiekį, kuris patenka į jutiklį.
Mažesnis F-skaičius paprastai reiškia didesnį santykinį diafragmos atvėrimą, todėl, kai kitos optinės sąlygos panašios, gali būti geriau veikti silpnose šviesos sąlygose.
Vaizdo kampas (FOV) nustato, kiek aplinkos įrašo kamera.
Siauresnis vaizdo kampas susikaupia daugiau vaizdo pikselių nutolusioje vietoje, o platesnis vaizdo kampas užfiksuoja daugiau aplinkinio konteksto.
Ne viena iš šių parinkčių ne visada yra geriausia.
Siaurų gyvūnų takelių stebėjimui santykinis siauras vaizdo kampas gali padėti išsaugoti objekto detalių. Maitinimosi vietoms, atvirams laukams arba teritorijos stebėjimui platesnis kampas gali suteikti naudingiau apimtį.
Lęšio dengimo atitikimas su PIR aptikimu
Kelio kamera naudoja aktyviąją infraraudonosios spinduliuotės (PIR) jutiklį, kuris aptinka judėjimo ir temperatūros skirtumų sukeltas infraraudonosios spinduliuotės pokyčius.
Jo aptikimo zoną reikia vertinti kartu su lęšio vaizdo kampu.
Jei PIR aptikimo zona reikšmingai viršija kameros vaizdo dengiamąją teritoriją, įrenginys gali būti aktyvuotas judėjimu, kuris yra dalinai ar visiškai už matomo kadro ribų.
Jei vaizdo dengiamoji teritorija yra daug platesnė nei veiksminga aptikimo zona, kai kurios nuotraukoje matomos vietos gali neįtikimai sukelti įvykį.
Pirkėjai taip pat turėtų patikrinti, ar paskelbtos lauko regėjimo (FOV) vertės nurodo horizontaliuosius, vertikaliuosius ar įstrižainius matavimus. Šie kampai tiesiogiai nėra keičiami vienas kitu.
OEM projektuose tikslas yra pasirinkti optinę ir aptikimo konfigūraciją, tinkamą tikslinėje aplinkoje, tada patikrinti faktinį dengiamumą lauko bandymais.
-
Kaip ISP derinimas veikia realaus pasaulio vaizdo kokybę
Vaizdo signalų apdorojimas (ISP) yra vienas svarbiausių – ir dažnai nepastebimiausių – kelio fotoaparatų našumo komponentų.
Vaizdo jutiklis paverčia įeinančią šviesą elektriniais signalais. ISP per seką apdorojimo operacijų transformuoja šiuos jutiklio duomenis į peržiūrimą vaizdą.
Dvi pėdsakuotės kameros, naudojančios jutiklius su panašiais techniniais parametrais, gali gaminti pastebimai skirtingus nuotraukų vaizdus dėl skirtingų apdorojimo algoritmų ir derinimo parametrų.
Expozicijos valdymas ir dinaminis diapazonas
Lauko kameros dažnai susiduria su sudėtingomis apšvietimo sąlygomis.
Elne gali stovėti giliame miško šešėlyje, tuo tarpu fonas būti ryškiai apšviestas. Sahoros ir saulėlydžio metu kontrastas gali staigiai keistis, o pro šakas prasiskverbusi saulės šviesa gali sukurti stiprius šviesos taškus ir šešėlius.
Expozicijos algoritmai turi subalansuoti šiuos priešingus reikalavimus.
Per didelė eksponavimas gali ištrinti detalių šviesiose srityse. Per mažas eksponavimas gali paslėpti svarbias savybes tamsiose vietose.
Originalios įrangos gamintojų (OEM) pirkėjai turėtų įvertinti, ar eksponavimas lieka stabilus keičiantis apšvietimo sąlygoms ir ar svarbios objekto detalės lieka matomos.
Jei palaikoma, tokios technologijos kaip aukšto dinaminio diapazono (HDR) apdorojimas gali padėti išsaugoti detalių vaizduose, kuriuose yra žymaus skirtumo tarp šviesių ir tamsių sričių.
Triukšmo sumažinimas prieš detalės išsaugojimą
Žemo apšvietimo vaizdų įrašymui dažnai reikia didesnio jutiklio stiprinimo, dėl ko vaizdo triukšmas tampa labiau matomas.
Triukšmo sumažinimo algoritmai siekia supresuoti netikėtus vaizdo pokyčius. Tačiau agresyvus triukšmo sumažinimas taip pat gali pašalinti tikrus smulkius detalių elementus, todėl kailis, augalija ar gyvūnų bruožai atrodo pernelyg lygūs.
Tai sukuria svarbų inžinerinį kompromisą.
Vaizdas su mažesniu matomu triukšmu nėra būtinai vaizdas, kuriame yra daugiau naudingos informacijos.
Pirkėjai turėtų palyginti originalaus dydžio nuotraukas ir tikrinti smulkius tekštūrų elementus, o ne tik vertinti mažus peržiūros vaizdus.
Aštrinimas ir suspaudimas
Vaizdo aštrinimas gali pagerinti suvokiamą kraštų aiškumą, tačiau pernelyg stiprus aštrinimas gali sukurti šešėlių efektą aplink šakas, gyvūnų kontūrus ar kitus kontrastingus objektus.
Panašiai, stiprus JPEG suspaudimas sumažina failo dydį, bet gali sukelti blokavimo efektą, žiedinį iškreipimą ar tekštūrų praradimą.
Optimali konfigūracija priklauso nuo to, kaip bus naudojamas vaizdas.
Nuotolinio stebėjimo kamera gali pirmiausia vertinti greitus peržiūros vaizdus ir priimtinus perdavimo kaštus. Gyvūnų tyrimų kamera gali pirmiausia vertinti pradinių vaizdų informacijos išsaugojimą vėlesniam tyrimui.
Todėl OEM projektui ISP derinimas turėtų būti vertinamas remiantis numatyta taikymo sritimi, o ne kaip universali gamyklinė nuostata.
-
Naktinis vaizdavimas: infraraudonųjų spindulių apšvietimas, eksponavimas ir judėjimo aiškumas
Naktinis veikimas ypač svarbus medžioklės ir gyvūnų stebėjimo taikymuose.
Tačiau veiksmingas naktinis vaizdavimas reiškia daugiau nei infraraudonųjų šviesos diodų skaičiaus ar bangos ilgio pasirinkimą.
Tai reikalauja suderinto balanso tarp jutiklio jautrumo, infraraudonųjų spindulių apšvietimo, eksponavimo trukmės, vaizdo apdorojimo ir energijos suvartojimo.
850 nm prieš 940 nm infraraudonųjų spindulių apšvietimą
Daugelis takų kamerų naudoja infraraudonųjų šviesos diodus, veikiančius maždaug 850 nm arba 940 nm diapazone.
850 nm apšvietimas gali užtikrinti stipresnį veiksmingą jutiklio atsaką palyginus su kitomis sąlygomis, nes daugelis CMOS jutiklių yra jautresni šioje bangos ilgio srityje. Tačiau kai kurie 850 nm apšvietimo įrenginiai sukuria silpną matomą raudoną švytėjimą.
940 nm apšvietimas dažnai vadinamas „bešvytėjančiu“, nes jis paprastai sukuria mažai arba visiškai neįprastą matomą raudoną spinduliavimą, todėl jis naudingas tais atvejais, kai svarbi nepastebima veikla.
Kompromisas yra tas, kad jutiklių jautrumas dažnai būna žemesnis 940 nm bangos ilgyje, todėl norint pasiekti palyginamą vaizdo ryškumą, gali prireikti kitokio apšvietimo galios, eksponavimo parametrų arba apdorojimo.
Tikroji našumas priklauso nuo visos optinės sistemos, o ne tik nuo bangos ilgio.
OEM pirkėjams infraraudonųjų spindulių pasirinkimas turėtų remtis numatyta aplinka, reikiamu matomumu, leistina energijos sąnaudomis ir patikrinta naktinio vaizdo kokybe.
Kodėl naktinis ryškumas nepakanka
Naktinis nuotraukos vaizdas gali atrodyti ryškus, tačiau vis tiek nepajėgti aiškiai užfiksuoti judančio gyvūno.
Tai vyksta dėl to, kad vaizdo ryškumas ir judėjimo aiškumas yra skirtingi našumo rodikliai.
Ilgesni eksponavimo laikai leidžia daugiau šviesos pasiekti jutiklį, tačiau judėjimas per eksponavimą gali sukelti judėjimo išsisklaidymą.
Trumpesni eksponavimo laikai padeda „užfiksuoti“ judėjimą, tačiau jie gali reikalauti intensyvesnio apšvietimo, didesnio jutiklio stiprinimo ar papildomo triukšmo mažinimo.
Ši problema ypač akivaizdi, kai gyvūnai juda per aptikimo zoną, o ne lieka nejudėdami.
Todėl naktinio testavimo metu būtina įtraukti judančius objektus realiuose atstumuose – ne tik nejudančius objektus, apšviestus kameromis.
IR-atpjautasis filtras ir dienos–nakties perėjimai
Daugelis kelio fotoaparatų konstrukcijų naudoja IR-atpjautąjį filtrą, kad palaikytų dieną spalvų tikslumą.
Naktinėje veiksenoje optinė sistema leidžia infraraudonajai šviesai pasiekti jutiklį, leisdama juodai-baltam vaizdui.
Perėjimas tarp dienos ir nakties veiksenų gali paveikti eksponavimą, spalvų nuoseklumą ir vaizdo stabilumą.
OEM pirkėjai turėtų išbandyti pakartotinus perėjimus esant palaipsniui keičiamoms šviesos sąlygoms, ypač aušrant ir žybsint.
Šios sąlygos atskleidžia, kaip nuosekliai veikia jutiklis, optiniai komponentai ir vaizdo apdorojimo sistema.
-
Vaizdo kokybė prieš akmeninį duomenų ryšį ir baterijų sąnaudas
Atskirai veikiančio SD kortelės sekliuko atveju vaizdo raiška įtakoja tik vietinės saugyklos reikalavimus.
Lankstaus ryšio sekliuko atveju tas pats sprendimas taip pat gali įtakoti tinklo srautą, perdavimo trukmę ir baterijos sunaudojimą.
Todėl vaizdo architektūra yra tiek komercinis, tiek techninis sprendimas.
Suprantant vaizdo pristatymo grandinę
Tipiškas lankstaus ryšio sekliuko darbo eigą sudaro judėjimo aptikimas, kameros aktyvinimas, eksponavimas, vaizdo apdorojimas, kodavimas, vietinė saugykla ir nuotolinis perdavimas.
Tikslus seka skiriasi priklausomai nuo platformos, ypač kai modemis lieka prijungtas arba kai palaikomos skirtingos medijos pristatymo režiminės galimybės.
Lankstusis ryšys gali būti reikšmingas energijos suvartojimo veiksnys, ypač esant silpnoms tinklo sąlygoms ar dažnai įkeliant duomenis.
Tačiau suvartojamos energijos kiekis priklauso nuo failo dydžio, tinklo kokybės, modemų veiksmų, pakartotinio bandymo logikos ir energijos valdymo strategijos.
Ženklo, planuojančio parduoti tūkstančius sujungtų fotoaparatų, šie sprendimai gali turėti įtakos duomenų plano ekonomikai ir patenkinamos vartotojo patirties palaikymo kaštams.
Kodėl vietinė ir perduodama raiška turi būti vertinamos atskirai
Naudinga metodika – atskirti vietiniame saugykloje išsaugomą vaizdą nuo nuotoliniu būdu pristatomo vaizdo.
Vietinė saugykla gali išsaugoti aukštesnės raiškos vaizdą, o nuotoliniam perdavimui naudojamas mažesnio dydžio peržiūros vaizdas, kad būtų sumažintas juostos plotis ir perdavimo reikalavimai.
Kai kurios platformos taip pat palaiko aukštesnės raiškos medijos užklausą, kai reikia papildomos detalės.
Šis požiūris leidžia vartotojams greitai pasiekti svarbius įvykius, neprivalant kiekvieną įrašą siųsti didžiausiu galimu failo dydžiu.
WILLFINE produkto pavyzdys: 4.0T-CS
The
WILLFINE 4.0T-CS pavaizduoja, kaip skirtingi raiškos lygiai gali atlikti skirtingas funkcijas ląstelinės vaizdo įrašymo darbo eigoje.
Pagal paskelbtas produkto technines charakteristikas:
EN
