Cámaras en color vs monocromáticas
Gaspar van Elmbt
Visión por máquina se ha vuelto crucial en muchas aplicaciones industriales como la automatización, el control de calidad, etc. La visión por máquina permite eficiencia, productividad y precisión. Al seleccionar una cámara industrial, es muy importante elegir el tipo correcto de cámara para su aplicación específica. Elegir entre cámaras en color o monocromas afectará directamente la eficiencia y precisión de su aplicación. En este artículo, hablaremos más sobre por qué es importante.
Table of contents
Comprender las cámaras industriales
Cómo se captura la luz para visión por máquina y cómo difiere el procesamiento de la imagen principalmente entre sensores de color o monocromáticos.
Los sensores monocromáticos capturan la intensidad de la luz sin ninguna información de color; cada píxel detecta toda la gama de intensidad lumínica, por eso los sensores monocromáticos son tres veces más sensibles y ofrecen detalles más nítidos. Los sensores monocromáticos no tienen una matriz de filtros de color (CFA), por lo que toda la luz se utiliza para la formación de la imagen.
Los sensores de color utilizan una matriz de filtros de color (CFA), matriz de filtro Bayer, para separar la luz en rojo, verde y azul (RGB). Cada uno de estos píxeles solo capturará un color y los colores faltantes se estimarán mediante demosaicing o interpolación. En un sensor de color, el "color" final de un píxel es una estimación basada en los datos de los píxeles vecinos. Esto refuerza por qué los sensores monocromáticos tienen una mayor resolución y nitidez efectivas. Algunos sensores de color pueden capturar el color con mayor precisión utilizando sensores RGB de 3 chips o sistemas basados en prisma. Estos sistemas no utilizan un filtro Bayer; en su lugar, dividen la luz entrante con un prisma y dirigen los componentes rojo, verde y azul a tres sensores monocromáticos independientes y dedicados. Este método elimina la necesidad de demosaicing, ofreciendo una precisión y resolución de color mucho mayores que una cámara de un solo sensor con filtro Bayer.
Cámaras en color
Cómo funcionan
- El sensor de imagen produce señales eléctricas a partir de la luz; está compuesto por una variedad de fotodiodos que miden la intensidad de la luz.
- El tipo más popular de CFA es un filtro Bayer, que cubre los píxeles del sensor con filtros rojos, verdes y azules.
- El algoritmo de demosaicing genera una imagen a color completa al interpolar la información de color faltante.
- Los procesadores de imágenes mejoran la calidad de imagen corrigiendo el balance de color y extrayendo datos relevantes para tareas de visión por máquina.
Ventajas
- Esencial para aplicaciones que requieren diferenciación de color, como la clasificación de objetos por color, soluciones de clasificación de alimentos y frutas, o inspecciones de pintura en automoción.
- Necesario para aplicaciones donde la precisión del color es importante.
Desventajas
- Menor sensibilidad en comparación con los sensores monocromáticos debido a que los filtros Bayer bloquean parte de la luz entrante.
- Resolución reducida debido a la interpolación o al demosaicing.
- Se requiere procesamiento adicional para la reconstrucción del color
- Procesamiento de imágenes más lento debido a la incorporación de datos de color.
Cámaras monocromas
Cómo funcionan
- La luz entrante se transforma en una señal eléctrica por el sensor de imagen. La intensidad de la luz de cada píxel es medida por un conjunto de fotodiodos.
- No se necesita una matriz de filtros de color, por lo que cada píxel recibe toda la luz disponible.
- Proporciona una captura de imagen nítida al enfocar la luz sobre el sensor.
- Los procesadores de imagen mejoran la nitidez y el contraste mientras extraen la información pertinente para el análisis.
Ventajas
- Mayor sensibilidad a la luz y mejor rendimiento en condiciones de poca luz.
- Imágenes más nítidas y mayor contraste, ideal para inspecciones de defectos o detección de bordes.
- Tiene una sensibilidad a una gama más amplia de longitudes de onda, por lo que puede utilizarse para aplicaciones de IR y UV
Desventajas
- No puede capturar información de color amplia, lo que limita las aplicaciones donde la diferenciación de color es necesaria.
Comparación entre cámaras monocromáticas y cámaras en color
| Función | Cámara en color | Cámara monocroma |
|---|---|---|
|
Sensibilidad |
Bajo debido a los filtros de color |
Alto ya que no hay filtro |
|
Resolución |
Bajo debido a la interpolación |
Datos de píxeles directos altos |
|
Carga de procesamiento |
Alto debido al procesamiento de color |
Inferior |
|
Ámbito de la Aplicación |
Aplicaciones basadas en color, como clasificación o etiquetado |
Detección de bordes, análisis de texturas y obtención de imágenes en condiciones de baja iluminación |
Elegir la Cámara adecuada para su Aplicación
- Cuándo elegir color: Las cámaras de color son ideales cuando es necesario distinguir entre elementos en función del color, como diferenciar entre frutas, pastillas, textiles, etc. Verificar el etiquetado correcto, la consistencia del color en los productos o detectar decoloraciones. Principalmente para aplicaciones que requieren identificación de color.
- Cuándo elegir monocromo: Las cámaras monocromas son ideales para condiciones de poca luz, las imágenes en escala de grises ofrecen una detección de bordes y una identificación de defectos superiores y el procesamiento es más rápido ya que se requiere menos potencia de cálculo. Los sensores monocromos proporcionan una mayor resolución efectiva ya que cada píxel se utiliza para capturar la intensidad.
Conclusión: cámaras monocromas vs cámaras en color
Cuando no se requiere información de color, las cámaras monocromas son la mejor elección, ya que ofrecen detalles más claros, un procesamiento más rápido y un rendimiento mejorado en condiciones de iluminación exigentes. Si bien las cámaras de color son necesarias para tareas que implican el reconocimiento o la diferenciación de colores, presentan ciertas limitaciones en cuanto a sensibilidad y nitidez de imagen.
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