En vision industrielle etimagerie industrielle, la plage dynamique est l'un des principaux indicateurs de performance affectant la qualité de l'image. Il décrit la capacité d'une image à afficher simultanément des détails dans les zones claires et sombres.
Lorsque la plage dynamique d'une caméra est insuffisante, les images souffrent souvent d'une surexposition dans les zones lumineuses et d'une obscurité totale dans les zones sombres, entraînant une perte de détails et affectant gravement la précision de la détection et la précision de la reconnaissance des algorithmes. Par conséquent, l’introduction de la technologie HDR (High Dynamic Range) a apporté des effets d’imagerie plus réalistes, plus clairs et plus détaillés aux systèmes de vision industrielle.
Qu'est-ce que la technologie HDR ?
La technologie HDR optimise différentes zones de luminosité pendant le processus d'imagerie, permettant aux images de conserver des nuances de tons et des détails riches, même dans des scènes complexes comportant à la fois des hautes lumières et des ombres.
Il est largement utilisé dans l'inspection industrielle, la conduite autonome, la surveillance du trafic, l'imagerie médicale et d'autres domaines, en particulier dans les environnements-à contraste élevé avec des changements d'éclairage drastiques ou des métaux réfléchissants, où les avantages de l'imagerie HDR sont particulièrement importants.
Actuellement, les méthodes courantes de mise en œuvre du HDR dans les caméras industrielles incluent principalement : le HDR à une seule-image, le HDR à double-gain et le HDR à plusieurs-images.
HDR à image unique-
Le HDR à image unique-fait référence à une technologie qui capture simultanément les informations des zones claires et sombres en une seule exposition. Le système enregistre les signaux lumineux provenant de différentes zones de luminosité dans le même cadre et les fusionne à l'aide d'algorithmes pour générer une image à plage dynamique élevée.
Avantages :
Ne nécessite qu'une seule exposition, éliminant ainsi le besoin de fusion de plusieurs-images ;
Évite efficacement les problèmes tels que le désalignement du contenu et le flou de mouvement qui se produisent dans les solutions HDR multi-images ;
Vitesse d'imagerie rapide, adaptée aux scènes dynamiques.
Inconvénients :
La plupart des technologies HDR-à image unique sacrifient une certaine résolution spatiale ;
Nécessite des algorithmes de traitement d’image plus sophistiqués.
Cette technologie est bien-adaptée aux applications industrielles en-temps réel-telles que la détection-à grande vitesse et l'imagerie de cibles mobiles.
HDR à double gain
Dans les capteurs d'image CMOS, la luminosité du signal peut être améliorée grâce à un réglage du gain (tel que le gain analogique et le gain numérique).
La technologie Dual Gain HDR est basée sur ce principe, permettant d'obtenir une plage dynamique plus large en utilisant différents canaux de gain dans différentes conditions d'exposition.
Actuellement, deux méthodes courantes à double gain comprennent :
DCG (Dual Conversion Gain) : obtenir un double gain de conversion au niveau du pixel ;
DGA (Dual Gain Amplifier) : permet d'obtenir un double gain d'amplification dans les circuits de lecture.
Cette approche peut améliorer les détails dans les zones lumineuses tout en réduisant le bruit dans les zones sombres, permettant ainsi à la caméra de maintenir un contraste élevé et un faible bruit même dans des conditions d'éclairage complexes.
Par conséquent, la technologie HDR à double gain est largement utilisée dans des scénarios à plage dynamique élevée tels que l’inspection des semi-conducteurs, l’inspection des surfaces réfléchissantes métalliques et la surveillance du trafic extérieur.
HDR multi-images
Le HDR multi-images (Multi-HDR images) permet d'obtenir une plage dynamique plus large en capturant plusieurs images avec des temps d'exposition différents et en les fusionnant dans un algorithme backend.
Par rapport au HDR à image unique-, le HDR à images-multi-images ne perd pas la résolution spatiale mais souffre d'une diminution de la résolution temporelle.
Les implémentations multi-courantes incluent :
HDR basé sur les images-
Cela implique de capturer une image d'exposition longue-suivie d'une image d'exposition courte-, puis de les fusionner à l'aide d'un ISP (Image Signal Processing) pour générer une image HDR.
Inconvénients : En raison du décalage horaire entre les deux images, un flou de mouvement ou des baisses de fréquence d'images sont susceptibles de se produire.
Avantages :
Préserve les détails riches et produit des transitions naturelles entre les zones claires et sombres ;
Haute qualité d'image, adaptée aux scénarios de détection statique.
Inconvénients :
Pas efficace pour les cibles mobiles ;
Une latence de traitement plus élevée limite les-performances en temps réel.
L'application de la technologie HDR permetCaméras industriellespour surmonter les limites physiques de l'imagerie traditionnelle, en apportant des informations d'image plus réalistes et plus précises à la vision industrielle. De la fabrication électronique à la conduite autonome, de la détection des défauts de surface aux systèmes de tri automatisés, le HDR devient une technologie clé pour améliorer la fiabilité et l’intelligence de l’inspection visuelle.
À l'avenir, avec l'amélioration continue des performances des capteurs d'image et l'optimisation des algorithmes, le HDR ne sera pas seulement un paramètre fonctionnel des caméras industrielles, mais également un avantage concurrentiel essentiel des systèmes d'imagerie intelligents.
