kontakt kamery@atesystem.cz
kontakt +420 595 170 472

Snímače Sony Pregius pro dopravní kamery

Vytvořil:

Tomáš Gřeš

Článek popisuje výhody použití snímačů Sony Pregius v dopravních systémech a outdoor aplikacích. Dále vysvětluje rozdíl v použití barevné a černobílé kamery pro snímání vozidel.

CCD nebo CMOS?

Dnešním trendem je nasazování snímačů vyrobených technologií CMOS. Jejich výhodou oproti CCD je nízká cena a rychlost snímání. Naproti tomu CCD snímače mají stále lepší interpretaci barev, avšak v dopravních systémech tato vlastnost nehraje rozhodující úlohu. Tak jako tak, CCD je ustupující technologií a po roce 2025 již tyto kamery u většiny výrobců průmyslových kamer nebudou k dispozici.

Pro nově plánované kamerové systémy doporučujeme téměř výhradně kamery se snímači Sony Pregius s vysokou citlivostí i za špatných světelných. Snímače Sony s CMOS technologií Sony Pregius vynikají zejména kvantovou účinností (>70%), nízkou úrovní šumu a velkým dynamickým rozsahem (70dB+). Technologie CMOS je odolná proti bloomingu (efekt CCD snímačů – pruh v obraze při pohledu do silného zdroje světla).

Provedli jsme mnoho testů a vzájemných srovnání kamer a vyhodnotili jsme, že snímače Sony Pregius jsou zejména díky dynamickému rozsahu mimořádně vhodné pro dopravní systémy, kde je vyžadována vysoká citlivost a velmi krátká doba expozice v řádu stovek mikrosekund.

Příklad: Na následujícím obrázku vidíte srovnání výkonu dvou kamer v noci při pouličním osvětlení o intenzitě 10 luxů (měřeno na kapotě auta). Obě kamery měly nastavenou dobu expozice 20 ms, gama korekci 0.5, automatické zesílení a automatické vyvažování bílé barvy. Vlevo je dříve široce používaný CCD snímač Sony ICX274, vpravo je novější CMOS snímač Sony Pregius IMX174, který má vyšší kvantovou účinnost a několikanásobně lepší poměr signálu od šumu. Rozdíl v kvalitě obrazu a čitelnosti SPZ je znatelný:

Srovnání kvality obrazu ze snímače Sony ICX274 (CCD) a Sony Pregius IMX174 (CMOS)

Barevná nebo černobílá?

Černobílá

Pokud váš zákazník nevyžaduje snímání barevného obrazu, použijte vždy černobílou kameru. Její použití má několik výhod:

  • Černobílá kamera je citlivá v celém pásmu vlnových délek 400 – 1000 nm. Lze proto použít jak ve dne (400 – 700 nm), tak v noci s infračerveným přísvitem (700 – 1000 nm). V kameře nemusí být mechanizmus na přepínání IR filtru. V každém případě je nutností použití objektivu s IR korekcí!
  • Černobílá kamera je také více citlivá v celém pásmu vlnových délek. Pokud bychom použili dvě kamery - barevnou a černobílou – se stejnými snímači, vždy dostaneme vyšší jas na černobílé kameře.
  • Díky tomu, že na černobílé kameře neprobíhá interpolace barev mezi jednotlivými pixely, je její zobrazení přesnější, než u barevné kamery.

Příklad: Na následujících obrázcích uvidíte srovnání citlivosti barevné a černobílé kamery. Obrázky byly pořízeny za denního světla, při zatažené obloze. Použity byly kamery s identickým snímačem Sony IMX174. Doba expozice 50 mikrosekund, veškerá další vylepšení obrazu byla vypnuta. Byl použit objektiv Comuptar M2514-MP2 s plně otevřenou clonou:

Srovnání jasu obrazu z barevné kamery a černobílé kamery se stejným typem snímače

a) Barevná v režimu Bayer 8                         b) Barevná v režimu Mono 8                        c) Černobílá v režimu Mono 8

Levý obrázek a) byl pořízen barevnou kamerou v barevném režimu. Prostřední obrázek b) je z té samé kamery, která byla přepnuta do režimu Mono 8, při kterém kamera vrací monochromatický obraz.  Poslední pravý obrázek c) byl pořízen ve stejném okamžiku černobílou kamerou se shodně nastavenými parametry. Už vizuálním porovnáním černobílých obrázků b) a c) je zřejmé, že jas černobílé kamery je přibližně 3x vyšší, což nám potvrdí měření jasu v obraze:

Srovnání citlivosti barevné a černobílé kamery se stejným typem snímače

Nižší citlivost barevné kamery je způsobena skutečností, že (v případě snímání bílé plochy) každý pixel kamery snímá pouze 1/3 pásma (buď modrou, červenou, nebo zelenou). Naproti tomu černobílý pixel neobsahuje pásmový filtr a tak snímá pásmo celé.

Barevná

Pokud je požadavkem barevný obraz, je nutno vědět, zda je požadováno také noční snímání s IR přísvitem. Barevné kamery totiž obvykle obsahují integrovaný IR-CUT filtr, který propouští pouze viditelné světlo. Ten je v kamerách proto, aby blízké infračervené světlo, které je přítomno v denním světle, nezkreslovalo interpretaci barev. U většiny kamer lze tento filtr vymontovat, takže kamera se stane citlivou i v IR pásmu.

Bezpečnostní CCTV kamery mají obvykle integrovaný přepínatelný IR-CUT filtr, který je ve dne zapnutý a v noci vypnutý. Průmyslové kamery bohužel tuto možnost nemají, protože tento mechanizmus se tam jednoduše nevejde. Možná řešení situace, kdy ve dne potřebujeme barevný a v noci černobílý obraz, jsou tato:

  • Použití dvou kamer: Nejjednodušší a často používaná forma. Buď mají obě kamery stejné zorné pole, nebo je barevná přehledová a černobílá detailní pro čtení SPZ.
  • Použití dvoupásmového filtru, který propouští viditelné pásmo a zároveň velmi úzké pásmo okolo vlnové délky IR přísvitu.
  • Použití objektivu s přepínatelným IR-CUT filtrem.

Následující série obrázků ukazuje použití barevné kamery s různými typy filtrů:

Srovnání obrazu z barevné kamery bez IR-cut filtru a s filtrem

a) bez IR-cut filtru                                                                              b) s IR-cut filtrem

Srovnání obrazu z barevné kamery s dvoupásmovým filtrem DB850 a DB940

c) s filtrem DB850                                                                               d) s filtrem DB940

DB filtry jsou dvoupásmové filtry, které propouštějí viditelné světlo a druhé úzké pásmo okolo vlnové délky 850 nm (DB850), nebo 940 nm (DB940). Jak je vidět, barva vozidel zůstane zachována, ale okolní vegetace je nepřirozeně zbarvená do hněda.

Chlazení kamer BaslerPoznámka ke chlazení kamer

Kamery se během činnosti zahřívají. Jsou konstruovány tak, aby mohly být až do 50°C použity bez nutnosti přídavného chlazení. To probíhá prouděním okolního vzduchu.

Tip: Jako každý polovodičový prvek, také snímače produkují tzv. temný šum (Dark noise), který je tím vyšší, čím vyšší je teplota kamery. Proto v náročných aplikacích doporučujeme chlazení kamer buď pomocí pasívního chladiče (většinou stačí umístění na masívnější konstrukční prvek), nebo ventilátorem.

Doporučené kamery

Pro masivní nasazení kamer v dopravě doporučujeme kamery Basler řady ace. Pro připojení na dlouhou vzdálenost vyhoví kamery pro gigabitový ethernet (protokol GigE Vision). Pokud je počítač umístěn v krytu vedle kamery, tak může být výhodné použití USB3.0 s protokolem USB3 Vision. Seznam doporučených kamer naleznete na stránce Kamery pro dopravní systémy.

Tip: Ušetřete čas a obraťte se na nás. Rádi vám pomůžeme s výběrem vhodné kamery pro vaši aplikaci.

Logo
Top