Obrazové snímače
Tomáš Gřeš, ATEsystem s.r.o.
FOTOELEKTRICKÝ JEV
Z polovodičového materiálu jsou uvolňovány
elektrony v důsledku dopadajícího
elektromagnetického záření – světla
Počet uvolněných elektronů je přímo úměrný
počtu dopadajících fotonů
FOTOELEKTRICKÝ JEV
-
+
-
+
-
-
-
+
+
+
+
+
-
KAPACITA BUŇKY
Maximální počet elektronů které je schopna
pojmout jedna fotocitlivá buňka
KAPACITA BUŇKY
Full Well
Capacity
Full Well Capacity
Maximální počet elektronů které je schopna
pojmout jedna fotocitlivá buňka
Saturation
Capacity
Saturation Capacity
Je omezena horní mezí, do které je ještě
odezva lineární
Sony ICX414AL
Aptina MT9P031
24 200 e6 700 e-
- velké pivo
- malé pivo
ODSTUP SIGNÁLU OD ŠUMU
Přesný počet elektronů, které naplní jednu
buňku není vždy stejný. Rozsah jitteru určuje
šum.
Noise = √počet elektronů
SNR = √saturační kapacita
SNR = √24 200 e- = 155 eZnovu naplněná sklenice nemá vždy stejnou
hladinu, ale pohybuje se v určitém rozmezí
Noise
Refilled level
TEMNÝ ŠUM
I když na senzor nedopadá žádné světlo,
uvolňují se v polovodiči elektrony, které
vytvářejí temný šum.
Full Well
Capacity
Saturation
Capacity
Temný šum (Dark Noise) určuje detekční limit
– minimální signál, který jsme schopni změřit.
Dark Noise = obvykle 8 až 100 elektronů
Po vyprázdnění sklenice zůstává na dně pár kapek
Detection
limit
Dark noise
DYNAMICKÝ ROZSAH
Dynamický rozsah je poměr mezi plnou/prázdnou
buňkou.
Dynamic range = Saturation Capacity / Dark Noise
Dynamický rozsah je poměr mezi
plnou a prázdnou sklenicí.
Sklenice piva má vždy dynamiku 
Full Well
Capacity
Saturation
Capacity
Detection
limit
Dark noise
DYNAMICKÝ ROZSAH
Velký dynamický rozsah
Malý dynamický rozsah
KVANTOVÁ EFEKTIVITA
SPEKTRÁLNÍ CITLIVOST
Typická odezva CCD senzoru
CCD x lidské oko
ZVÝŠENÁ CITLIVOST V NEAR-IR
QE 16%
acA1300-60gm
1.3 MP CMOS, 1/1.8“
QE 32%
acA1300-60gmNIR
1.3 MP CMOS, 1/1.8“
CCD nebo CMOS?
CCD
CMOS
Kvalita obrazu
Dynamika
Nízký šum
Rychlost snímání
Žádný blooming
Cena
PRINCIPY SBĚRU OBRAZOVÝCH DAT
GLOBAL/ROLLING SHUTTER
Levnější
kamery
GLOBAL/ROLLING SHUTTER
Levnější
kamery
MIKROČOČKY
Senzor s korekcí úhlu dopadajícího světla
(pozor na bi-telecentrické objektivy !!!)
MIKROČOČKY
Senzor s korekcí úhlu dopadajícího světla
(pozor na bi-telecentrické objektivy !!!)
VELIKOST PIXELU - CITLIVOST
5.6 µm
2.2 µm
Expozice 10 ms
Expozice 10 ms
Sony ICX618
Aptina MT9P031
VELIKOST PIXELU - CITLIVOST
5.6 µm
2.2 µm
Expozice 10 ms
Expozice 40
10 ms
Sony ICX618
Aptina MT9P031
SROVNÁNÍ KAMER – STEJNÉ ZORNÉ POLE
Sony ICX618, CCD 1/4“
659 x 494 pixels
Sensor size 3.69 x 2.77 mm
Pixel size 5.6 µm
Vzdálenost 400 mm
Aptina MT9P031, CMOS 1/2.5“
2592 x 1944 pixels
Sensor size 5.70 x 4.28 mm
Pixel size 2.2 µm
Vzdálenost 240 mm
Objektiv KOWA LM25JC10M, clonové číslo F8
SROVNÁNÍ KAMER – STEJNÉ FYZICKÉ ROZLIŠENÍ
Sony ICX618, CCD 1/4“
659 x 494 pixels
Sensor size 3.69 x 2.77 mm
Pixel size 5.6 µm
Vzdálenost 400 mm
acA2500-14gm, Aptina MT9P031
CMOS 1/2.5“
AOI: 659 x 494 pixels
Sensor size 5.70 x 4.28 mm
Pixel size 2.2 µm
Vzdálenost 1150 mm
Objektiv KOWA LM25JC10M, clonové číslo F8
Děkuji za pozornost !
Ing. Tomáš Gřeš, ATEsystem s.r.o.
[email protected]
Download

KVALITA OBRAZU v počítačovém vidění