Здравейте! Като доставчик на MIPI Camera Modules, аз съм изключително развълнуван да се потопя в света на алгоритмите за автоматично фокусиране, използвани в тези невероятни устройства. Камерните модули MIPI (Mobile Industry Processor Interface) се превърнаха в основна част от различни приложения, от смартфони до индустриални системи за изображения. А функцията за автоматично фокусиране е игра - промяна, като гарантира, че изображенията и видеоклиповете, които заснемаме, са остри и ясни. И така, нека разгледаме по-отблизо различните алгоритми за автоматично фокусиране.
Контрастен автофокус (CBAF)
Един от най-често използваните алгоритми за автоматично фокусиране в MIPI Camera Modules е Autofocus базиран на контраст. Този метод е свързан с намирането на точката, където контрастът в изображението е най-висок. Как действа? Е, камерата започва с регулиране на позицията на обектива и заснемане на серия от изображения. След това анализира контраста във всяко от тези изображения.
Основната идея е, че когато изображението е на фокус, ръбовете на изображението ще бъдат остри, което означава, че ще има висок контраст между съседните пиксели. Например, помислете за черно-бяла шахматна дъска. Когато е на фокус, преходът от черни към бели квадрати ще бъде много отчетлив, което води до висок контраст. Камерата продължава да движи обектива напред-назад и измерва нивото на контраст в тези междинни изображения. След като намери позицията, където контрастът е максимален, той спира движението на обектива и изображението е на фокус.
Предимството на CBAF е, че създава висококачествени изображения с остри детайли. Работи добре при повечето условия на осветление, стига да има някои ръбове и контраст в сцената. Въпреки това, той има своите ограничения. Може да е малко бавно, особено когато сцената е с нисък контраст. Ако няма голяма разлика в яркостта между различните части на изображението, става по-трудно за алгоритъма да определи оптималната точка на фокусиране.
Автоматично фокусиране с откриване на фази (PDAF)
Сега, нека поговорим за фазовия автофокус с откриване. Този алгоритъм е малко по-високотехнологичен и се използва широко в съвременните смартфони и MIPI Camera Modules. PDAF работи, като разделя светлината, която влиза в обектива на камерата. Вместо да разчита единствено на общия контраст в изображението, той използва фазовата разлика между различните светлинни лъчи.
Камерата има специални пиксели за фазово откриване на своя сензор. Тези пиксели могат да измерват фазата на входящата светлина. Когато светлината от обект удари лещата, тя се разделя на два пътя. След това пикселите за откриване на фаза сравняват фазата на светлината в тези два пътя. Ако светлинните лъчи са във фаза, това означава, че обектът е на фокус. Ако има фазова разлика, камерата знае в каква посока да премести обектива, за да постави обекта на фокус.
PDAF е невероятно бърз. Може да заключи фокуса за част от секундата, което е чудесно за заснемане на бързо движещи се обекти като спортни събития или диви животни. Освен това работи добре при условия на слаба светлина в сравнение с CBAF. Въпреки това може да не е толкова точен като CBAF в някои случаи, особено когато се работи с много фини детайли.
Хибриден автофокус
За да получите най-доброто от двата свята, много MIPI модули на камери в наши дни използват хибридна система за автоматично фокусиране, която комбинира CBAF и PDAF. Тази система започва с PDAF за бързо фиксиране на приблизителната точка на фокусиране. Тъй като PDAF е бърз, той може бързо да нулира общата област, където обектът трябва да е на фокус.
След като първоначалният фокус е зададен с помощта на PDAF, камерата след това превключва на CBAF за фина настройка. CBAF може да анализира по-подробно контраста в изображението и да направи малки корекции на позицията на обектива, за да гарантира, че изображението е перфектно на фокус. Този хибриден подход предлага скоростта на PDAF и точността на CBAF.
Дълбочина - чувствителен автофокус
Друг нововъзникващ алгоритъм за автоматично фокусиране е автофокусът със сензор за дълбочина. Този метод използва допълнителни сензори, като например сензор за време на полет (ToF) или настройка на стерео камера, за измерване на разстоянието между камерата и обекта.
Сензорът ToF работи, като излъчва светлинни импулси и измерва времето, необходимо на светлината да отскочи обратно от обекта. Въз основа на това измерване на времето камерата може да изчисли разстоянието до обекта. След като знае разстоянието, той може да регулира позицията на обектива, за да постави обекта на фокус.
Настройките на стереокамери използват две камери, поставени на малко разстояние една от друга. Чрез анализиране на разликата в изображенията, заснети от тези две камери, системата на камерата може да изчисли дълбочината на сцената. След това тази информация за дълбочината се използва за регулиране на фокуса на основната камера.
Автофокусът със сензор за дълбочина е чудесен за приложения за 3D изображения и може да осигури точен фокус дори при предизвикателни условия на осветление. Това обаче увеличава цената и сложността на модула на камерата.
Нашите MIPI модули за камера и алгоритми за автоматично фокусиране
В нашата компания сме включили тези усъвършенствани алгоритми за автоматично фокусиране в нашите MIPI модули за камера с най-висок клас. Например нашатаOVA0B40 Ultra HD 108MP камера модул MIPI 4K резолюция Imagingразполага с хибридна система за автофокус. Това означава, че получавате скоростта на PDAF за бързо заснемане на бързо движещи се моменти и прецизността на CBAF, за да гарантирате, че всеки детайл е остър във вашите 108MP изображения.
НашитеНов високоефективен 5MP CMOS BF2553 сензор за цветно изображение Mini MIPI модул на камерасъщо се възползва от тези алгоритми за автоматично фокусиране. Независимо дали го използвате за индустриална инспекция или наблюдение, автофокусът ще гарантира, че винаги получавате ясни и детайлни изображения.
А за тези, които са ентусиасти на Raspberry Pi, нашият8MP Sony IMX219 сензорен M12 обектив Модул за камера за Raspberry Piима отлична система за автофокус. Той може да заснема страхотно изглеждащи снимки и видеоклипове с лекота, благодарение на комбинацията от алгоритми за автоматично фокусиране.
Защо да изберете нашите MIPI модули за камера
Разбираме, че на днешния пазар имате много възможности, когато става въпрос за MIPI модули за камери. Но ето защо трябва да изберете нашия. Първо, нашите модули са изградени с висококачествени компоненти. Ние доставяме най-добрите сензори и лещи, за да гарантираме, че изображенията и видеоклиповете, които заснемате, са с най-високо качество.
Второ, нашият фокус върху включването на усъвършенствани алгоритми за автоматично фокусиране означава, че винаги ще получавате резки и ясни резултати, независимо от условията на снимане. Независимо дали снимате при ярка слънчева светлина или в слабо осветена стая, нашите системи за автоматично фокусиране ще направят своята магия.
И накрая, ние предлагаме отлична поддръжка на клиенти. Ако имате някакви въпроси относно нашите продукти, алгоритмите за автофокус или нещо друго, нашият екип винаги е готов да помогне.
Да се свържем!
Ако се интересувате от нашите модули за камера MIPI и искате да научите повече за това как нашите алгоритми за автоматично фокусиране могат да бъдат от полза за вашия проект, не се колебайте да се свържете с нас. Ще се радваме да поговорим с вас, да обсъдим вашите специфични изисквания и да ви предоставим оферта. Независимо дали сте производител на смартфони, разработчик на промишлени приложения или любители, ние имаме подходящия MIPI Camera Module за вас.
Референции
- Джейн, Р. (1989). Основи на цифровата обработка на изображения. Прентис Хол.
- Цай, RY (1987). Универсална техника за калибриране на камерата за метрология на 3D машинно зрение с висока точност, използваща готови телевизионни камери и лещи. IEEE Journal on Robotics and Automation, 3(4), 323 - 344.
- Horn, BKP, & Schunck, BG (1981). Определяне на оптичен поток. Изкуствен интелект, 17 (1 - 3), 185 - 203.
