プロセッサに接続された小型カメラだけが、エンベデッド ビジョン用 USB カメラ モジュールのすべてではありません。組み込みビジョン システムが実際に収集、処理、解釈できる関連画像データの量は、カメラ モジュールによって決まります。解像度、センサー サイズ、画像の鮮明さ、フレーム レート、レンズの選択、インターフェイス、消費電力、機械的寸法の間のコラボレーションが必要です。
小型の 2MP 1080P カメラ モジュールは、一部のアプリケーションにとって賢明なオプションです。オートフォーカス、HDR、グローバル シャッター イメージング、高解像度センサー、または低照度機能を重視する企業もいます。-したがって、データシート上の最大の番号を持つカメラではなく、すべてのシステム要件を満たすカメラが適切なカメラになります。
エンベデッドビジョンカメラモジュールとは何ですか?
組み込みビジョン カメラ モジュールは、ロボット、スマート ターミナル、工業用検査装置、医療機器、AI ビジョン プラットフォーム、インテリジェント オートメーション システムなどのより大きな電子システムに統合されるように設計されたイメージング コンポーネントです。
従来の Web カメラとは異なり、組み込みカメラ モジュールは通常、ホスト デバイスの要件に基づいて選択されます。エンジニアは、カメラ構成を最終決定する前に、利用可能なスペース、プロセッサ インターフェース、動作環境、光学要件、画像処理能力、予想される生産量を考慮する必要があります。-
プロジェクトに応じて、組み込みカメラは USB 2.0、USB 3.0、MIPI CSI-2、またはその他のインターフェイスを使用できます。このモジュールは、さまざまなイメージ センサー、レンズ、PCB レイアウト、コネクタ、ケーブル、フィルター、および焦点合わせ機構を使用してカスタマイズすることもできます。
カメラモジュールを選択する際の重要な要素
1. 解像度: 2MP で十分ですか?
解像度は、視覚アルゴリズムが認識する必要がある最小の有用な詳細に従って選択する必要があります。あ2MPカメラモジュールは 1920 × 1080 のイメージングを提供し、ターゲットが非常に細かいディテールを必要としない多くの組み込みアプリケーションにとって実用的なオプションとなります。
たとえば、基本的な物体検出、モニタリング、人数カウント、スマート ターミナル、ロボット ナビゲーション、一般的なマシン ビジョン タスクでは、追加の帯域幅と処理要件を正当化できるほど高解像度のセンサーから十分なメリットが得られない可能性があります。{0}
一方、OCR、詳細検査、バーコード認識、表面検査、およびターゲット上でより多くのピクセルを必要とするアプリケーションでは、5MP、8MP、またはそれ以上の解像度のカメラ モジュールのメリットが得られる可能性があります。-。
実際的な問題は、「何メガピクセルが得られるか?」ということではありません。しかし、「私のアプリケーションは実際に何ピクセル必要ですか?」
2. イメージセンサーサイズと画質
イメージ センサーは、特にシステムが困難な照明条件下で動作する場合、画質に直接影響します。センサーサイズ、ピクセルサイズ、ダイナミックレンジ、ノイズ特性、感度を合わせて考慮する必要があります。
センサーが大きいほど、低照度環境では利点が得られますが、カメラ モジュールの光学的および機械的要件も増加する可能性があります。{0}}コンパクトな組み込みデバイスの場合、エンジニアは多くの場合、モジュールのサイズとコストに対する画質のバランスを取る必要があります。
このため、アプリケーションが制御された照明の下で動作し、高解像度の画像データを必要としない場合、小型デバイスには小型の 2MP センサーが依然として優れたエンジニアリング上の選択肢となる可能性があります。-
3. レンズの選択と画像の鮮明さ
センサーだけでは画像の鮮明さを決定できません。レンズは、視野、焦点距離、絞り、歪み、焦点距離、センサーに到達する光の量を制御するため、同様に重要です。
組み込みビジョンアプリケーションの場合、レンズの選択は実際の作動距離とターゲット領域から始める必要があります。広角レンズはロボットのナビゲーションや広い現場の監視に適している場合がありますが、固定距離での検査や識別には視野が狭い方が適している場合があります。-
システムがさまざまな距離にある物体をキャプチャする必要がある場合は、固定フォーカス構成よりもオートフォーカス カメラ モジュールの方が実用的である可能性があります。-ただし、作動距離が固定されている場合は、適切に校正された固定焦点レンズを使用することで、よりシンプルで安定したソリューションを提供できます。-
高解像度のイメージングが必要なプロジェクトについては、-8MP USB カメラモジュール高解像度の埋め込み画像のリファレンスとして。-
ローリングシャッターかグローバルシャッターか？
カメラを移動物体で使用する場合、シャッターの種類が重要になります。従来のローリング シャッター センサーは画像を段階的に読み取るため、ターゲットやカメラが速く動くと幾何学的歪みが生じる可能性があります。
ロボット アーム、高速検査、物体追跡、高速コンベヤ システムなどのアプリケーションの場合、{0}グローバルシャッターカメラモジュールピクセルは同期された方法で露光されるため、より良い選択となる可能性があります。
シーンが比較的静止している場合、ローリング シャッター センサーの方が、解像度、コスト、消費電力、画質のバランスが優れている可能性があります。{0}繰り返しますが、アプリケーションはセンサー アーキテクチャを決定する必要があります。
USB または MIPI カメラ モジュール?
USBカメラモジュール
USB カメラ モジュールは、UVC{0}} 互換設計によりオペレーティング システムやコンピューティング プラットフォームとの統合を簡素化できるため、組み込みビジョン開発に便利です。これらは、ラピッド プロトタイピング、産業用 PC、スマート ターミナル、ロボット プラットフォーム、および USB 接続がすでに利用可能なシステムに特に役立ちます。
USB 2.0 は、多くの 2MP およびフル HD アプリケーションに適しています。アプリケーションがより高いデータ スループットを必要とする場合、USB 3.0 は、高解像度または高フレームレートの画像送信のためにより多くの帯域幅を提供できます。{4}
MIPIカメラモジュール
MIPI CSI-2 は、カメラを組み込みプロセッサまたは SoC に直接接続する必要がある場合に一般的に検討されます。このアプローチは、追加の USB 変換ハードウェアの必要性を減らすことができ、コンパクトな組み込みデバイス、ロボティクス、AI エッジ システム、カスタム ハードウェア プラットフォームに最適です。
したがって、USB と MIPI のどちらを選択するかは、プロセッサ アーキテクチャ、ソフトウェア環境、帯域幅要件、電力バジェット、最終製品の機械設計に従って行う必要があります。
低-光のパフォーマンスと画像の鮮明さ
組み込みビジョン システムが最適な照明下で機能することが常に可能であるとは限りません。産業用機器は影、反射、逆光、不均一な照明に遭遇する可能性がありますが、ロボットは屋内と屋外の間を移動することがあります。イメージング チェーン全体-センサー感度、ピクセル サイズ、レンズ絞り、露出管理、ダイナミック レンジ、ノイズ リダクション、画像処理アルゴリズム-によって、さまざまなアプリケーションの画像の鮮明さが決まります。解像度を上げるだけでは、WDR、HDR、IR-カット、赤外線などの機能ほど有益ではない可能性があります。感度と低照度の最適化-。たとえば、過剰なノイズや不適切な露出管理を備えた高解像度センサーでは、安定した露出と卓越した低照度性能を備えた 2MP カメラと同じくらい多くの AI システムに有用な画像を生成できません。-
カメラ選択の考え方: システムから始める
実際のカメラ選択プロセスは、いくつかの質問に分けることができます。
- ターゲットは何ですか?オブジェクトのサイズと、認識する必要がある最小の詳細を決定します。
- どれくらいの速さで動きますか？フレームレート、露光時間、グローバルシャッターが必要かどうかを考慮してください。
- どのくらいの光が利用可能ですか?センサーの感度、絞り、WDR/HDR、および IR 要件を評価します。
- 作動距離とは何ですか?実際の設置位置に基づいて焦点距離と視野を選択してください。
- どのプロセッサが使用されるのでしょうか?USB または MIPI の互換性、サポートされている形式、帯域幅、およびソフトウェア要件を確認します。
- 利用可能な物理的スペースはどれくらいですか?PCB の寸法、レンズの高さ、コネクタの位置、ケーブル配線、エンクロージャの制限を確認してください。
- 製品は量産されますか?その場合は、カスタマイズ、コンポーネントの可用性、長期供給、テスト要件、本番環境の一貫性を考慮してください。{0}
通常、このアプローチでは、解像度のみに基づいてカメラ モジュールを選択するよりも信頼性の高い結果が得られます。
組み込みカメラモジュールはどこで使用されますか?
ロボット工学、産業検査、スマート ファクトリー、AI ビジョン デバイス、医療機器、スマート キオスク、アクセス制御システム、インテリジェント端末、バーコード スキャナー、モノのインターネット デバイスなどは、組み込みカメラ モジュールを使用する多くの製品やシステムのほんの一部です。アプリケーションは、正確なカメラのセットアップの点で大きく異なります。検査システムでは、より優れた解像度、グローバル シャッター操作、または画像の鮮明さが優先されますが、ロボット ナビゲーション カメラでは、低遅延と広い視野が優先される場合があります。
よりコンパクトでコストを重視したフル HD ソリューションを実現するには、{0}2MP カメラモジュールRange は、組み込みアプリケーション向けにいくつかのセンサーと構成オプションを提供します。
エンベデッドビジョンプロジェクトのカスタマイズ
標準のカメラ モジュールは開発には役立ちますが、既製の構成では生産設備のニーズを満たすことができないことがよくあります。カメラ モジュールのイメージ センサー、レンズ、視野、焦点タイプ、PCB サイズ、接続、ケーブル長、IR- フィルタ、出力インターフェース、機械構造はすべてプロジェクトに基づいて変更できます。OEM および ODM プロジェクトの最終モジュールを選択する前に、イメージング要件全体を確立すると役立ちます。これにより、ハードウェアの開発が開始されると、光学的、機械的、またはインターフェースの制約が見つかる可能性が低くなります。
用途に応じてカメラモジュールを選択
すべての組み込みビジョン システムに最適な単一のカメラ モジュールはありません。あるプロジェクトには 2MP モジュールが適切なソリューションである場合もありますが、別のプロジェクトでは 8MP イメージング、グローバル シャッター、オートフォーカス、HDR、赤外線機能、またはカスタマイズされた MIPI インターフェイスが必要な場合もあります。
最も効果的な選択プロセスはアプリケーションから始まり、センサー、レンズ、インターフェイス、機械設計にまで遡ります。これらの要素が正しく一致すると、カメラ モジュールは、後で解決する必要がある制限ではなく、ビジョン システムの安定した部分になります。
カスタマイズされた組み込みビジョン要件については、当社のUSBカメラモジュールソリューションまたは、センサー、レンズ、インターフェース、機械的要件については、弊社のエンジニアリング チームにお問い合わせください。
