Rolling Shutter یا Global Shutter | کدام دوربین را انتخاب کنیم؟

برای انتخاب دوربین در یک سیستم بینایی ماشین نیاز است موارد گوناگونی مانند ابعاد محصول، رزولوشن مورد نیاز، رنگی یا سیاه سفید بودن، نوع شاتر و… را بررسی کرد. نوع شاتر بسته به نیاز می تواند Global (سراسری)  یا Rolling (چرخشی) باشد. تصویر گرفته شده از این دو نوع دوربین، خصوصا در هنگامی که اجسام متحرک در تصویر وجود داشته باشند با یکدیگر متفاوت هستند. به عنوان نمونه به عکس گرفته شده از پنکه ی در حال حرکت دقت کنید. تصویر سمت چپ توسط یک دوربین با شاتر چرخشی یا Rolling shutter و تصویر سمت راست توسط یک دوربین با شاتر گلوبال Global Shutter گرفته شده اند.

برای ثبت نام در “دوره ی آموزشی بینایی ماشین با نرم افزار Halcon” اینجا کلیک کنید.

تفاوت دوربین های Global shutter و Rolling shutter

سنسور یا حسگر تصویر بخشی در دوربین است که نور را تبدیل به سیگنال الکتریکی می کند. در نهایت این سیگنال الکتریکی به تصویر تبدیل می شود. شاتر یک پرده مقابل سنسورهای نور است وقتی می خواهیم عکس بگیریم این پرده کنار رفته و نور به حسگر برخورد می کند تا عکس گرفته شود.

در تصویر زیر یک نمونه سنسور تصویر  دوربین نمایش داده شده است.

شاتر چرخشی یا Rolling Shutter یک فناوری است که در آن تصویر برداری  به صورت خط به خط انجام می شود. به زبان ساده در دوربین ها با شاتر چرخشی تصویر به یک باره گرفته نمی شود بلکه خطوط ، یکی پس از دیگری، توسط دوربین عکس برداری می گردند. در نهایت این خطوط تبدیل به یک تصویر می شوند. در طرف مقابل در سنسورهای Global Shutter تصویر به صورت یکباره گرفته می شود. برای درک تفاوت این دو نوع تکنولوژی به تصویر زیر دقت نمایید.

عکس برداری در دوربین ها با شاتر چرخشی مدتی طول می کشد. و حرکت جسم در این حین، باعث به وجود آمدن اثر شاتر چرخشی می شود که در ادامه آن را تشریح می کنیم.

اثر شاتر چرخشی  (Rolling Shutter Effect)

همانطور که گفته شد در سنسورها با شاتر چرخشی یا رولینگ، تصویر به یکباره گرفته نمی شود بلکه تصویر به صورت خط به خط توسط دروبین ضبط می گردد. برای درک این مفهوم به شکل زیر توجه کنید. در این تصویر نحوه عکس برداری به صورت خط به خط از یک منظره با اجسام متحرک نمایش داده شده است. همانطور که می بینید تصویر برداری به صورت خط به خط از اشیای متحرک موجب تخریب تصویر می گردد. به این تخریب  اثر  رولینگ شاتر (شاتر چرخشی) یا Rolling Shutter Effect گفته می شود.

بررسی نوع شاتر در انتخاب دوربین های صنعتی

سازندگان دوربین های بینایی ماشین و پردازش تصویر، نوع شاتر دوربین را در مشخصات محصولات خود ذکر می کنند. یکی از بزرگترین تولیدکنندگان دوربین های صنعتی در جهان ، شرکت باسلر است. برای برای اینکه بفهمیم که یک دوربین تولید شده توسط برند باسلر از نوع گلوبال شاتر است یا رولینگ شاتر کافی است که به صفحه مشخصات دوربین مورد در سایت باسلر برویم. عکس زیر نحوه دسترسی به صفحه مشخصات دوربین در سایت باسلر را نشان می دهد.

دوربین انتخاب شده در عکس بالا از نوع Global Shutter می باشد. در تصویر زیر این مورد بهتر قابل مشاهده است.

مقایسه ی دوربین های Global Shutter با Rolling Shutter در بینایی ماشین

هر دو نوع فناوری دارای مزایا و معایب مخصوص به خود است و هر یک از آنها کاربرد مخصوص به خود را دارد. امروزه تولیدکنندگان دوربین های بینایی ماشین طیف گسترده ای از دوربین ها با شاتر چرخشی و شاتر گلوبال را تولید می کنند. دوربین ها با شاتر چرخشی و شاتر گلوبال را می توان از سه جنبه قیمت، کیفیت و کاربرد با یکدیگر مقایسه کرد که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت.

تفاوت قیمت دوربین های رولینگ شاتر با گلوبال شاتر

دوربین های گلوبال شاتر گران تر هستند. به عنوان نمونه در تصویر زیر مقایسه دو مدل مشابه در دوربین های باسلر را نشان می دهد که هر دو مدل دارای رزولوشن 2 مگاپیکسل هستند. قیمت دوربین مدل اول با شاتر چرخشی 149 یورو است ، در حالی که قیمت دوربین مدل دوم با شاتر گلوبال 269 یورو می باشد.

مقایسه بر مبنای کاربرد

در بینایی ماشین در موارد زیادی نیاز داریم از اشیا در حال حرکت عکس برداری کنیم. عموما در این کاربردها از دوربین ها با شاتر گلوبال استفاده می کنیم. به عنوان نمونه یکی از موارد کاربرد این دوربین ها، خواندن حروف و اعداد از روی محصولات در حال حرکت است که در شکل زیر نمایش داده شده است.

دوربین های Rolling Shutter برای عکس برداری از موارد غیر متحرک یا کند مناسب هستند. مخصوصا وقتی که نیاز به کیفیت تصویر بالایی داشته باشیم. به عنوان نمونه یکی از کاربردهای این دوربین ها در سیستم های اندازه گیری می باشد. در شکل زیر یک سیستم اندازه گیری با استفاده سیستم بینایی ماشین نمایش داده شده است.

مقایسه بر اساس سرعت و کیفیت تصویربرداری

1- دوربین های Global Shutter

• دوربین های با شاتر گلوبال تصویر را به صورت فریز (در یک لحظه) می گیرند. به همین جهت سرعت تصویر برداری در آنها بیشتر است.
• تصویر برداری یکباره در سنسورهای Global  باعث می شود که نویز تصویر در این دوربین ها بیشتر باشد.
•  نسبت به دوربین های Rolling Shutter دارای رزولوشن کمتری هستند. به دلیل نوع تصویر برداری این دوربین ها، ساخت آنها در رزولوشن های بالا خیلی گران تمام می شود.

2- دوربین های Rolling Shutter

• دوربین ها با شاتر چرخشی کیفیت تصویر خوبی دارند. به همین دلیل برای عکس برداری با رزولوشن بالا مناسب هستند.
• سرعت تصویر برداری در آنها پایین تر است. از این رو برای عکس برداری از اجسام  متحرک چندان مناسب نیستند.

نتیجه گیری

در این مقاله تفاوت بین دوربین ها با شاتر گلوبال و چرخشی از جنبه های گوناگونی بررسی شد. در حالت کلی وقتی با اجسام متحرک سر و کار داریم به سراغ دوربین های گلوبال شاتر می رویم. در سایر موارد استفاده از دوربین ها با شاتر چرخشی مقرون به صرفه تر است و کیفیت عکس بهتری هم دارد.

به عنوان نمونه ما در تیم ویژن سیستم  در موارد مختلف برای شناسایی خرابی محصولات مختلف روی نوار نقاله و یا تشخیص بارکد در سرعت بالا از دوربین های با شاتر گلوبال استفاده کرده ایم. همچنین در کنترل کیفی اجسامی که در حالت عکس برداری ثابت هستند مانند کنترل کیفیت جعبه فیوز ماشین و اندازه گیری ابعادی اجسام، دوربین های رولینگ شاتر را به کار گرفته ایم. شما میتوانید در این زمینه از خدمات مشاوره تیم ما استفاده کنید.

معرفی دوربین های صنعتی Basler

معرفی سنسورهای پردازش تصویر و دوربین های هوشمند

دوربین های لاین اسکن (Line Scan) و کاربرد آنها در بینایی ماشین