मशीन दृष्टि में औरऔद्योगिक इमेजिंगडायनामिक रेंज छवि गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले मुख्य प्रदर्शन संकेतकों में से एक है। यह एक छवि की उज्ज्वल और अंधेरे दोनों क्षेत्रों में एक साथ विवरण प्रदर्शित करने की क्षमता का वर्णन करता है।
जब कैमरे की गतिशील रेंज अपर्याप्त होती है, तो छवियां अक्सर उज्ज्वल क्षेत्रों में ओवरएक्सपोज़र और अंधेरे क्षेत्रों में पूर्ण अंधेरे से पीड़ित होती हैं, जिससे विवरण की हानि होती है और पहचान सटीकता और एल्गोरिदम पहचान सटीकता पर गंभीर प्रभाव पड़ता है। इसलिए, एचडीआर (हाई डायनेमिक रेंज) तकनीक की शुरूआत ने औद्योगिक दृष्टि प्रणालियों में अधिक यथार्थवादी, स्पष्ट और अधिक विस्तृत इमेजिंग प्रभाव लाए हैं।
एचडीआर तकनीक क्या है?
एचडीआर तकनीक इमेजिंग प्रक्रिया के दौरान विभिन्न चमक क्षेत्रों को अनुकूलित करती है, जिससे छवियों को हाइलाइट और छाया दोनों के साथ जटिल दृश्यों में भी समृद्ध टोनल ग्रेडेशन और विवरण बनाए रखने में सक्षम बनाया जाता है।
इसका व्यापक रूप से औद्योगिक निरीक्षण, स्वायत्त ड्राइविंग, यातायात निगरानी, चिकित्सा इमेजिंग और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से भारी प्रकाश परिवर्तन या परावर्तक धातुओं वाले उच्च विपरीत वातावरण में, जहां एचडीआर इमेजिंग के फायदे विशेष रूप से प्रमुख हैं।
वर्तमान में, औद्योगिक कैमरों में सामान्य एचडीआर कार्यान्वयन विधियों में मुख्य रूप से शामिल हैं: सिंगल - फ्रेम एचडीआर, डुअल {{1} गेन एचडीआर, और मल्टी - फ्रेम एचडीआर।
एकल-फ़्रेम एचडीआर
सिंगल{0}}फ़्रेम एचडीआर एक ऐसी तकनीक को संदर्भित करता है जो एक ही एक्सपोज़र में उज्ज्वल और अंधेरे दोनों क्षेत्रों से एक साथ जानकारी कैप्चर करती है। सिस्टम एक ही फ्रेम के भीतर विभिन्न चमक क्षेत्रों से प्रकाश संकेतों को रिकॉर्ड करता है और उच्च गतिशील रेंज छवि उत्पन्न करने के लिए एल्गोरिदम का उपयोग करके उन्हें फ़्यूज़ करता है।
लाभ:
केवल एक एक्सपोज़र की आवश्यकता होती है, जिससे मल्टी-फ़्रेम फ़्यूज़न की आवश्यकता समाप्त हो जाती है;
बहु-फ़्रेम एचडीआर समाधानों में होने वाली सामग्री के गलत संरेखण और गति धुंधलापन जैसी समस्याओं से प्रभावी ढंग से बचा जाता है;
तेज़ इमेजिंग गति, गतिशील दृश्यों के लिए उपयुक्त।
नुकसान:
अधिकांश एकल फ़्रेम HDR प्रौद्योगिकियाँ कुछ स्थानिक रिज़ॉल्यूशन का त्याग करती हैं;
अधिक परिष्कृत छवि प्रसंस्करण एल्गोरिदम की आवश्यकता है।
यह तकनीक उच्च{{1}वास्तविक{2}समय के औद्योगिक अनुप्रयोगों जैसे उच्च{3}गति का पता लगाने और चलती लक्ष्य इमेजिंग के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है।
दोहरी लाभ एचडीआर
सीएमओएस छवि सेंसर में, सिग्नल चमक को लाभ समायोजन (जैसे एनालॉग लाभ और डिजिटल लाभ) के माध्यम से बढ़ाया जा सकता है।
डुअल गेन एचडीआर तकनीक इस सिद्धांत पर आधारित है, जो विभिन्न एक्सपोज़र स्थितियों के तहत विभिन्न गेन चैनलों का उपयोग करके व्यापक गतिशील रेंज प्राप्त करती है।
वर्तमान में, दो सामान्य दोहरे लाभ तरीकों में शामिल हैं:
डीसीजी (दोहरी रूपांतरण लाभ): पिक्सेल स्तर पर दोहरा रूपांतरण लाभ प्राप्त करना;
डीजीए (दोहरी लाभ एम्पलीफायर): रीडआउट सर्किटरी में दोहरी प्रवर्धन लाभ प्राप्त करना।
यह दृष्टिकोण अंधेरे क्षेत्रों में शोर को कम करते हुए उज्ज्वल क्षेत्रों में विवरण बढ़ा सकता है, जिससे कैमरे को जटिल प्रकाश स्थितियों में भी उच्च कंट्रास्ट और कम शोर आउटपुट बनाए रखने की अनुमति मिलती है।
इसलिए, दोहरे लाभ वाली एचडीआर तकनीक का व्यापक रूप से अर्धचालक निरीक्षण, धातु परावर्तक सतह निरीक्षण और बाहरी यातायात निगरानी जैसे उच्च गतिशील रेंज परिदृश्यों में उपयोग किया जाता है।
मल्टी-फ़्रेम एचडीआर
मल्टी-फ़्रेम एचडीआर (मल्टी-फ़्रेम एचडीआर) विभिन्न एक्सपोज़र समय के साथ कई फ़्रेमों को कैप्चर करके और उन्हें बैकएंड एल्गोरिदम में फ़्यूज़ करके एक व्यापक गतिशील रेंज प्राप्त करता है।
एकल {{0} फ़्रेम एचडीआर की तुलना में, बहु - फ़्रेम एचडीआर स्थानिक रिज़ॉल्यूशन नहीं खोता है लेकिन अस्थायी रिज़ॉल्यूशन में कमी से ग्रस्त है।
सामान्य बहु-फ़्रेम कार्यान्वयन में शामिल हैं:
फ़्रेम-आधारित एचडीआर
इसमें एक लंबे एक्सपोजर फ्रेम को कैप्चर करना और उसके बाद एक छोटे एक्सपोजर फ्रेम को कैप्चर करना, फिर एक एचडीआर छवि उत्पन्न करने के लिए आईएसपी (इमेज सिग्नल प्रोसेसिंग) का उपयोग करके उन्हें फ्यूज करना शामिल है।
नुकसान: दो फ़्रेमों के बीच समय के अंतर के कारण, गति धुंधली या फ़्रेम दर में गिरावट होने की संभावना है।
लाभ:
समृद्ध विवरणों को संरक्षित करता है और प्रकाश और अंधेरे क्षेत्रों के बीच प्राकृतिक संक्रमण उत्पन्न करता है;
उच्च छवि गुणवत्ता, स्थिर पहचान परिदृश्यों के लिए उपयुक्त।
नुकसान:
गतिशील लक्ष्यों के लिए प्रभावी नहीं;
उच्च प्रसंस्करण विलंबता वास्तविक समय के प्रदर्शन को सीमित करती है।
एचडीआर प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग सक्षम बनाता हैऔद्योगिक कैमरेपारंपरिक इमेजिंग की भौतिक सीमाओं को दूर करने के लिए, मशीन दृष्टि में अधिक यथार्थवादी और सटीक छवि जानकारी लाना। इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण से लेकर स्वायत्त ड्राइविंग तक, सतह दोष का पता लगाने से लेकर स्वचालित सॉर्टिंग सिस्टम तक, एचडीआर दृश्य निरीक्षण की विश्वसनीयता और बुद्धिमत्ता में सुधार के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीक बन रही है।
भविष्य में, छवि सेंसर प्रदर्शन और एल्गोरिदम अनुकूलन के निरंतर सुधार के साथ, एचडीआर न केवल औद्योगिक कैमरों का एक कार्यात्मक पैरामीटर होगा, बल्कि बुद्धिमान इमेजिंग सिस्टम का मुख्य प्रतिस्पर्धी लाभ भी होगा।
