Optimiser les paramètres de caméra pour la détection d'objets en mouvement
Gaspar van Elmbt
Applications avec des objets en mouvement rapide nécessitent souvent un taux de rafraîchissement élevé et un temps d'exposition court. Un temps d'exposition court implique moins de lumière, ce qui signifie qu'un objectif et un capteur d'image sensibles à la lumière sont nécessaires.
Voici un aperçu des paramètres qui vous aideront à trouver les réglages optimaux dans votre application à haute vitesse. Vous pouvez utiliser cela comme ligne directrice.
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Définir le bon temps d'exposition
Le premier paramètre à optimiser est le temps d'exposition. Le temps d'exposition maximal est de 1/fréquence d'images. Si vous souhaitez atteindre 200 fps, le temps d'exposition maximal est de 1/200 = 5 ms.
Plus le temps d'exposition est court, plus l'image est sombre. Il est donc préférable d'avoir un temps d'exposition aussi long que possible pour augmenter la luminosité. Cependant, il est limité par le temps d'exposition maximal calculé comme indiqué ci-dessus. Une autre limitation importante à prendre en compte est le temps d'exposition maximal pour éviter le flou de mouvement. Ce point est expliqué plus en détail dans cet article. Dans certaines applications, le flou de mouvement est acceptable. Dans ces cas, un temps d'exposition plus long que la valeur calculée est possible.
Utilisez le gain pour améliorer la luminosité de l'image.
L'augmentation du réglage du gain analogique augmentera également la luminosité de l'image. Lorsque l'amplitude du signal de sortie du capteur reste constante, l'augmentation du gain rend la courbe de réponse plus abrupte, ce qui rend l'image plus lumineuse. Pour chaque augmentation de 6 dB du gain, la valeur de gris de l'image doublera. Par exemple, lorsque la caméra a un gain de 0 dB, la valeur de gris de l'image est de 126, et si le gain est augmenté à 6 dB, la valeur de gris de l'image passera à 252.
Ainsi, l'augmentation du gain peut être utilisée pour augmenter la luminosité de l'image.
Notez que l'augmentation du gain analogique amplifie également le bruit de l'image.
Utilisez le décalage numérique pour augmenter davantage la luminosité.
Certaines de nos caméras prennent en charge la fonction de décalage numérique. Elle est couramment utilisée pour améliorer la luminosité des images. Cette amélioration se produit en augmentant individuellement la luminosité de chaque pixel en « décalant » les valeurs binaires vers la gauche. Définir la valeur du décalage numérique à n entraîne un décalage logique vers la gauche de n sur toutes les valeurs de pixels.
Au final, cette procédure multiplie chaque valeur de pixel par 2ⁿ. Cela entraînera une image plus lumineuse, mais augmentera également le bruit. Si la valeur du pixel résultant dépasse la valeur maximale possible pour le format de pixel actuel, elle est définie sur la valeur maximale.
Pour configurer le facteur de décalage numérique, modifiez la valeur du paramètre “DigitalShift”.
Toutefois, tous les modèles ne prennent pas en charge cette fonctionnalité. Si votre modèle ne la prend pas en charge, vous pouvez modifier la valeur du gain pour obtenir un effet similaire. Veuillez noter que le décalage numérique augmentera également le niveau de bruit.
Binning pour augmenter la sensibilité du capteur d'image
Certaines caméras offrent l'option d'utiliser le binning. Avec le binning, la valeur de 4 pixels est combinée, ce qui rend la caméra 4 fois plus sensible à la lumière. Cependant, la résolution de la caméra est également divisée par 4.
Vous trouverez plus d'informations dans cet article sur le binning des caméras
Utiliser un capteur d'image avec une taille de pixel plus grande
La taille des pixels a une grande influence sur la sensibilité à la lumière de la caméra. Des pixels plus grands capteront plus de lumière que des pixels plus petits. L'utilisation d'un capteur d'image avec des pixels de 6,9 µm au lieu de 3,45 µm entraînera une capture de lumière quatre fois plus importante (3,45 * 3,45 = 11,90 µm², 6,9 * 6,9 = 47,61 µm²). Lors de la comparaison de capteurs provenant de différents fabricants, ou même de générations différentes d'un même fabricant, un pixel plus grand ne garantit pas toujours une sensibilité accrue à la lumière. Plus un capteur d'image est récent, plus le pixel est sensible à la lumière, même avec une taille de pixel identique.
Caméras monochromes/couleurs
Les caméras monochromes sont jusqu'à trois fois plus sensibles à la lumière que les caméras couleur. Cela est dû au fait que les caméras couleur utilisent un filtre de Bayer pour générer une image en couleur. Ce filtre de Bayer bloque la majeure partie de la lumière avant qu'elle n'atteigne les pixels du capteur. En conséquence, seule la lumière de la couleur spécifique du filtre atteindra le pixel du capteur.
De plus, les caméras monochromes produisent également une image plus nette, car il n'y a pas de traitement d'image comme c'est le cas pour les caméras couleur.
Source : Modèle de Bayer sur le profil du capteur - Filtre de Bayer - Wikipédia
Choisir le meilleur objectif avec une faible valeur F
Les objectifs sont dotés de différentes valeurs F, qui déterminent la quantité de lumière qu'ils laissent passer. La plupart d'entre eux disposent d'un iris manuel, permettant de modifier la valeur F de l'objectif. Pour laisser passer un maximum de lumière, il est conseillé de choisir un objectif avec une faible valeur F, comme F1.4. Un objectif avec une ouverture de F1.4 captera deux fois plus de lumière qu'un objectif à F2.0, mais cela réduira la profondeur de champ.
Plus de lumière pour obtenir une meilleure image
Si l’image de votre caméra est encore trop sombre et qu’un réglage plus précis des paramètres mentionnés ci-dessus n’est pas possible, ajouter un éclairage supplémentaire peut être la solution.
Si vous avez des questions sur l’éclairage ou besoin d’aide pour choisir la bonne lumière, n’hésitez pas à nous contacter.
Nous trouverons l’éclairage optimal pour votre cas.
