Câmaras a Cores vs Câmaras Monocromáticas
Gaspar van Elmbt
Machine vision tornou-se crucial em muitas aplicações industriais, como automação, controlo de qualidade, etc. Machine vision permite eficiência, produtividade e precisão. Ao selecionar uma câmera industrial, é muito importante escolher o tipo certo de câmera para a sua aplicação específica. A escolha entre câmeras a cores ou monocromáticas irá afetar diretamente a eficiência e precisão da sua aplicação. Neste artigo, iremos abordar mais sobre a importância desta escolha.
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Compreender Câmaras Industriais
Como a luz de machine vision é captada e como o processamento de imagem difere principalmente entre sensores de cor ou monocromáticos.
Os sensores monocromáticos captam a intensidade da luz sem qualquer informação de cor; cada píxel deteta toda a gama de intensidade luminosa, razão pela qual os sensores monocromáticos são 3 vezes mais sensíveis e apresentam detalhes mais nítidos. Os sensores monocromáticos não possuem uma CFA, matriz de filtros de cor, pelo que toda a luz é utilizada para a formação da imagem.
Os sensores de cor utilizam uma CFA, matriz de filtros Bayer, para separar a luz em vermelho, verde e azul (RGB). Cada um destes píxeis irá captar apenas uma cor e as cores em falta serão estimadas através de demosaicing ou interpolação. Num sensor de cor, a "cor" final de um píxel é uma estimativa baseada nos dados dos píxeis vizinhos. Isto reforça o motivo pelo qual os sensores monocromáticos têm uma resolução e nitidez efetivas superiores. Alguns sensores de cor conseguem captar a cor com maior precisão utilizando sensores RGB de 3 chips ou sistemas baseados em prisma. Estes sistemas não utilizam um filtro Bayer; em vez disso, dividem a luz incidente com um prisma e direcionam os componentes vermelho, verde e azul para três sensores monocromáticos dedicados e separados. Este método elimina a necessidade de demosaicing, oferecendo uma precisão de cor e resolução muito superiores a uma câmera de sensor único com filtro Bayer.
Câmaras a cores
Como Funcionam
- O sensor de imagem produz sinais elétricos a partir da luz; é composto por uma variedade de fotodíodos que medem a intensidade da luz.
- O tipo mais popular de CFA é o filtro Bayer, que cobre os píxeis do sensor com filtros vermelho, verde e azul.
- O algoritmo de demosaicing gera uma imagem a cores completa ao reconstruir a informação de cor em falta.
- Os processadores de imagem melhoram a qualidade da imagem ao corrigir o balanço de cores e extrair dados relevantes para tarefas de machine vision.
Vantagens
- Essencial para aplicações que exigem diferenciação de cor, como a triagem de objetos por cor, soluções de triagem de alimentos e frutas, ou inspeções de pintura automóvel.
- Necessário para aplicações onde a precisão da cor é importante.
Desvantagens
- Sensibilidade inferior em comparação com sensores monocromáticos devido aos filtros Bayer bloquearem parte da luz incidente.
- Resolução reduzida devido à interpolação ou demosaicing.
- É necessário processamento adicional para a reconstrução da cor
- Processamento de imagem mais lento devido à adição de dados de cor.
Câmaras monocromáticas
Como Funcionam
- A luz incidente é transformada num sinal elétrico pelo sensor de imagem. A intensidade luminosa de cada pixel é medida por um conjunto de fotodíodos.
- Não é necessário um filtro de cor, pelo que cada pixel recebe toda a luz disponível.
- Proporciona uma captação de imagem nítida ao focar a luz no sensor.
- Os processadores de imagem melhoram a nitidez e o contraste enquanto extraem informação relevante para análise.
Vantagens
- Maior sensibilidade à luz e melhor desempenho em condições de pouca luminosidade.
- Imagens mais nítidas e maior contraste, ideal para inspeção de defeitos ou deteção de arestas.
- Possui uma sensibilidade a um espectro de comprimentos de onda mais amplo, podendo ser utilizada para aplicações de IV e UV
Desvantagens
- Não consegue captar informação de cor ampla, limitando as aplicações onde a diferenciação de cor é necessária.
Comparação entre Câmaras Monocromáticas e Câmaras a Cores
| Funcionalidade | Câmera a cores | Câmera monocromática |
|---|---|---|
|
Sensibilidade |
Baixa devido aos filtros de cor |
Elevado, uma vez que não existe filtro |
|
Resolução |
Baixo devido à interpolação |
Dados de píxel diretos elevados |
|
Carga de Processamento |
Elevado devido ao processamento de cor |
Inferior |
|
Âmbito da Aplicação |
Aplicações baseadas em cor, como triagem ou rotulagem |
Deteção de arestas, análise de textura e imagem em baixa luminosidade |
Escolher a Câmera Certa para a Sua Aplicação
- Quando escolher cor: As câmeras a cores são ideais quando é necessário distinguir entre itens com base na cor, como diferenciar entre frutas, comprimidos, têxteis, etc. Verificar a rotulagem correta, a consistência da cor nos produtos ou detetar descoloração. Principalmente para aplicações que exigem identificação de cor.
- Quando escolher monocromática: As câmeras monocromáticas são ideais para condições de pouca luz, as imagens a preto e branco oferecem melhor deteção de contornos e identificação de defeitos e o processamento é mais rápido, pois requer menos potência computacional. Os sensores monocromáticos proporcionam uma resolução efetiva superior, uma vez que cada pixel é utilizado para captar a intensidade.
Conclusão: Câmaras Monocromáticas vs Câmaras a Cores
Quando a informação de cor não é necessária, as câmeras monocromáticas são a melhor escolha, oferecendo detalhes mais nítidos, processamento mais rápido e desempenho melhorado em condições de iluminação desafiantes. Embora as câmeras a cores sejam necessárias para tarefas que envolvem o reconhecimento ou diferenciação de cor, apresentam compromissos em termos de sensibilidade e nitidez da imagem.
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