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【转】:卷帘快门(Rolling Shutter)与全局快门(Global Shutter)

Global Shutter

通过整幅场景在同一时间曝光实现的。Sensor所有像素点同时收集光线,同时曝光。即在曝光开始的时候,Sensor开始收集光线;在曝光结束的时候,光线收集电路被切断。CCD就是Global shutter工作方式。所有像元同时曝光

Rolling Shutter

与Global shutter不同,它是通过Sensor逐行曝光的方式实现的。在曝光开始的时候,Sensor逐行扫描逐行进行曝光,直至所有像素点都被曝光。

对比优缺点:

Global shutter: 曝光时间更短,但会增加读出噪声;

Rolling shutter可以达到更高的帧速,噪声小,但是运动场景会产生果冻效应

果冻效应:

适用性:

Global shutter

rolling shutter

曝光时间短的应用(如<500μs

曝光时间长(如大于500μs)的应用可以有更低的噪声和帧速

快速移动物体拍适合

静止的物体适合

之所以Global Shutter能够做到全局曝光,跟Rolling Shutter相比,主要是Global Shutter在每一个像素上都增加了一个存储单元,才使得所有的像素能够同时曝光。

同Rolling shutter相比,Global shutter的sensor可以很好的解决以下问题:

1. 高速物体变形(左图是采用Global shutter技术的SmartSens SC132GS拍摄的图片,右图是Rolling shutter sensor拍摄的图片)。

可以明显看出用Rolling shutter sensor拍摄高速运动的风扇,物体会变形。

(图片来源于SmartSens)

2. 明暗现象(左图是采用Global shutter技术的SC132GS拍摄的图片,右图是没有采用HDR技术拍摄的图片)

在光线有明暗变化的时候,左图Global shutter sensor不会有明暗瑕疵,可以做到单帧HDR。

(图片来源于SmartSens)

成像技术不停的演进,促进了AI的发展。通过AI,大数据和互联网技术,带动了智慧城市的建设。智能安防,智慧交通,智慧工厂,智慧商业,智能家居,都能看到Camera的身影。一般情况下,Rolling shutter技术就足够了,但若要捕捉高速运动物体,或在环境光条件不理想的情况下获取清晰图像的时候,使用Global Shutter技术,无疑会带来更好的效果。

1. 智慧安防

目前来看,AI最容易落地的就是安防领域。通过AI技术,将监控中的人准确无误的抓拍下来,可以最大化的实现监控目的。一般情况下,安防Camera主要抓拍的都是行人,都是慢速运动的物体,Rolling shutter sensor就可以胜任。但若通过Global shutter sensor,则可以在高速移动的拍摄场景中有效降低图像畸变,避免了抓拍时,人物或物体运动带来的斜坡晃动现象,以及人脸模糊的问题,从而提供更清晰的图像。因此在高速违章查处,卡口ETC等需要道路监控的地方,Global Shutter比Rolling Shutter更加胜任。

2. 智慧交通

为了让城市交通更加便利,疏导公共交通,智慧交通系统是解决交通发展瓶颈的有效手段之一。高速违章查处,卡口ETC,十字路口的道路监控,停车场的智能管理,道路流量监测,电子警察等都离不开成像技术。只有准确的成像信息,才能更加准确地判断当前的路况以及车辆的情况,才能更好地实现智慧交通。这个时候,Global shutter可以更好的助力智慧交通。

为了实现智慧交通,从汽车角度来看,新型汽车都在从ADAS辅助驾驶向自动驾驶的方向演进。无论是辅助驾驶还是自动驾驶,汽车的中控芯片对sensor接收下来的图像信息要求越来越高。中控芯片需要sensor在车辆高速运动中,不仅提供没有变形的清晰图片,还需要提供周边物体与车辆的距离。而Global shutter sensor一方面可以避免车辆高速运动时,Rolling shutter sensor拍摄变形的问题,另外一方面,结合结构光技术(接收sensor是Global shutter的)或者双目摄像头(两个摄像头若都是Global shutter最好)技术,就可以提供更清晰的图像,以便于中控更加精准的计算出周边物体与车体的距离,判断当前的路况,判断交通灯的状况,才能使车辆行驶更加安全。

(图片来源于网络)

3. 智慧工厂

由于Global shutter sensor可以清楚的还原高速运动中的物体的形态,有效避免Rolling shutter sensor担心图像质量而降低自动流水线的速度问题。所以大型工厂在检测,质量管控,机械臂操作,物流,测量等自动化生产时,使用Global shutter可以提高生产效率。

4. 智慧商业

随着支付宝,微信支付的发展,国内二维码支付变得非常流行。而对于店家来讲,扫码设备的需求也在增长。对于扫码设备来讲,若用Global shutter sensor可以使扫码设备的可识别区域变长,使用户拥有更优的体验感。

(图片来源于SmartSens)

5. 智能家居

家用设备若要智能化,也需要Camera的帮忙。比如,扫地机器人。扫地机器人若想将屋内的空间测量出来或者识别前方是否有障碍物,都离不开Camera这只眼睛。同样,Global shutter则可以帮助扫地机器人更加精准的获得距离信息,使得扫地机器人更加智能化。

虽然说Global Shutter有很多优势,但是也无法完全替代Rolling Shutter。Global shutter sensor适用于拍摄高速运动物体,或AI应用中基于机器视觉算法的智能感知技术(vSLAM/手势跟踪识别/光流等算法),Rolling Shutter sensor则适用于拍摄运动速度相对较慢的物体或场景,可获得更高的成像信噪比。而且由于Global shutter需要对每个像素都要增加一个存储单元,这样增加了sensor的生产难度以及成本。

本文标签: 转卷帘快门(Rolling Shutter)与全局快门(Global Shutter)