はじめに
医療処置、産業検査、配管検査などで内視鏡を覗く場合、ビデオの滑らかさが重要です。画像が途切れ途切れで遅れていると、何をしているのかがわかりにくくなります。そこで登場するのが 1 秒あたりのフレーム数 (FPS) です。FPS は、カメラが 1 秒間に何枚の画像をキャプチャして表示するかを測定します。 FPS が高いほど動きがスムーズになりますが、より多くの処理能力と帯域幅も必要になります。それでは、内視鏡カメラの典型的なものは何でしょうか?実際に必要な FPS は何ですか?シンシアでは、医療用、産業用、民生用の内視鏡カメラを含むカメラモジュールを 30 年以上製造してきました。この記事では代表的なFPS値と選び方について解説します。
FPSとは何ですか?
FPS は 1 秒あたりのフレーム数の略です。これは、カメラが 1 秒間にキャプチャする個々の画像の数です。 30 FPS ビデオには 1 秒あたり 30 枚の画像が表示され、人間の目には滑らかに見えます。 15 や 20 など、FPS が低いと、特にカメラや被写体が動いたときにぎくしゃくして見えることがあります。
内視鏡カメラの一般的な FPS標準的な内視鏡カメラのほとんどは
で動作します 30 FPS。これは、スムーズなリアルタイム ビデオの業界標準です。
応用 |
典型的なFPS |
理由 |
|---|---|---|
医療内視鏡検査 |
30～60 |
スムーズな動き、リアルタイムのフィードバック |
工業検査 |
30 |
低速から中程度の動きには十分です |
配管・パイプ検査 |
15～30 |
動作が遅くなります。低い FPS は許容可能 |
高速検査 |
60～120 |
高速で動く物体を捉える |
民生用USB内視鏡 |
30 |
プラグアンドプレイの標準 |
30 FPS が標準である理由
30 FPS がほとんどの内視鏡のデフォルトである理由は次のとおりです。
顕著な遅れのないスムーズな動きを実現します。
画質とデータ帯域幅のバランスをとります。
ほとんどのディスプレイや録画システムと互換性があります。
過剰な処理能力は必要ありません。
30 FPS のカメラ HD モジュール (1080p) は、プロ用内視鏡の最も一般的な構成です。
より高い FPS が重要な場合
一部のアプリケーションではより高い FPS が必要です。
医療手術: 60 FPS は、心臓の鼓動や器具の素早い動きなどの素早い動きをキャプチャするのに役立ちます。しかし、ほとんどの外科用内視鏡は 30 FPS で動作します。通常の動作にはこれで十分です。
可動部品の工業用検査: 回転するタービンや高速コンベア ベルトを検査しますか? 60 ～ 120 FPS は、ブレのない動きのフリーズに役立ちます。
高速ドキュメント: 一部の 4K 内視鏡カメラ モジュール モデルは、60 FPS で超滑らかなビデオを実現します。
低い FPS が許容される場合 以下の場合には、
低い FPS (15 ～ 20) が適している可能性があります。
パイプ検査: カメラはゆっくりと動きます。物体は速く動かない。
基本的な存在/不在チェック: 詰まりを確認するためにスムーズな動きは必要ありません。
低帯域幅送信: 15 FPS に下げると帯域幅が節約されます。
FPS と解像度のトレードオフ
解像度が高くなると、より多くの帯域幅が必要になるため、最大 FPS が制限される可能性があります。例えば：
4K 内視鏡カメラ モジュール (3840 × 2160) は最大 30 FPS で動作する可能性があります。
1080p モードの同じセンサーは 60 FPS で実行できます。
高解像度と高 FPS の両方が必要な場合は、より高速なインターフェイス (USB 3.0 または MIPI) とより多くの処理能力が必要になります。
さまざまなフォームファクターの FPS
USB 内視鏡カメラUSB 経由で接続する
ほとんどは ライト付きボアスコープ カメラの 30 FPS で動作します。 USB 2.0 モジュールは、1080p で最大 30 FPS になります。 USB 3.0 は、1080p で 60 FPS、4K で 30 FPS を達成できます。
ミニおよび超ミニ モジュール
超 小型カメラ モジュール (直径 2 mm 未満) には、小さなセンサーと制限された帯域幅が備わっています。これらは物理的な制約により、多くの場合 15 ～ 30 FPS で実行されます。小さなセンサーは、大きなセンサーほど速くピクセルを読み出すことができません。
ワイヤレス内視鏡
WiFi ベースの内視鏡は、ワイヤレス帯域幅が限られているため、多くの場合 20 ～ 30 FPS で動作します。信号が悪い場合は 15 FPS に低下するものもあります。
FPS に影響を与える要因
1. センサー読み出し速度
cmos モジュール カメラは ピクセルを行ごとに読み取ります。ピクセル数が多いセンサーが大きいほど、読み取りに時間がかかります。小さなセンサーを備えた超ミニモジュールは高速に読み出すことができますが、解像度は低くなります。
2. インターフェース帯域幅
USB 2.0: ~40 MB/秒。 1080p @ 30 FPS には十分ですが、4K には十分ではありません。
USB 3.0: ~400 MB/秒。 4K @ 30 FPS または 1080p @ 60 FPS を処理します。
MIPI CSI-2: 高帯域幅、4K @ 30 ～ 60 FPS をサポート。
アナログ (AHD/CVBS): 通常は 30 FPS (NTSC) または 25 FPS (PAL)。
3. プロセッサーの電力
受信デバイスは各フレームを処理する必要があります。プロセッサが遅いと、フレームがドロップしたり、遅延が発生したりする可能性があります。
4. 照明
暗い場所では、カメラは長時間露光する必要があり、実効 FPS が低下することがあります。一部のカメラは、薄暗い場所では自動的に FPS を下げます。
本当に必要なFPSは何ですか?
ほとんどの内視鏡アプリケーションでは、 30 FPS で十分であり、推奨されます。.
使用事例 |
最小 |
推奨 |
|---|---|---|
定置検査（パイプ、キャビティ） |
15 |
30 |
手持ち検査、ゆっくりとした動き |
20 |
30 |
医学的診断（ゆっくりとした動き） |
30 |
30 |
外科的処置 |
30 |
60 (利用可能な場合) |
急速に進む工業検査 |
60 |
60～120 |
家庭用DIY内視鏡 |
30 |
30 |
シンシアの内視鏡モジュール
シンシアでは、さまざまな FPS オプションを備えた内視鏡カメラを製造しています。
最適なカメラモジュール: アプリケーションに基づいてカスタマイズ可能な FPS
ライト付きボアスコープ カメラ: 工業用ボアスコープの標準 30 FPS
カメラ HD モジュール: 1080p、30 FPS または 60 FPS (USB 3.0)
Cmos モジュール カメラ: 15 ～ 120 FPS をサポートするセンサー
4K 内視鏡カメラモジュール: 30 FPS で 4K。 60 FPS で 1080p
超小型カメラ モジュール: サイズの制約により通常 15 ～ 30 FPS
当社の製造には、クラス 10/100 の防塵設備と完璧なフォーカスを実現するアクティブ アライメント (AA) が含まれています。
選び方
動作速度の評価: 遅い動作 = 30 FPS で問題ありません。高速 = 60 FPS 以上。
解像度を考慮する: 解像度が高いと、最大 FPS が制限される可能性があります。
インターフェイスを確認します: USB 2.0 は 1080p 30 FPS で制限されます。それ以上の場合は USB 3.0 または MIPI が必要です。
照明を評価する: 照明が暗いと FPS が低下する可能性があります。十分な照明を確保してください。
テスト: サンプル モジュールで 30 FPS がニーズを満たすかどうかを確認できます。
まとめ 内
視鏡カメラの一般的な FPS は 30 FPS です。これにより、ほとんどの医療、産業、民生アプリケーションにスムーズなリアルタイム ビデオが提供されます。一部の特殊な用途 (高速モーション、手術) では 60 FPS 以上が必要ですが、基本的なパイプ検査は 15 ～ 20 FPS で機能します。
FPS に影響を与える要因には、センサーの読み出し速度、インターフェイスの帯域幅、プロセッサーの能力、照明などが含まれます。超 小型カメラ モジュールは 15 ～ 30 FPS に制限される場合があります。 4K 内視鏡カメラ モジュールは 通常、4K モードでは 30 FPS、1080p モードでは 60 FPS で動作します。
Thinking では、クライアントがに最適な FPS を選択できるようお手伝いします cmos モジュール カメラのニーズ 。が必要な場合でも、医療用の ライト付きボアスコープ カメラ 産業検査用の カメラ HD モジュールが必要な場合でも 、FPS 要件についてご相談ください。
