Cum funcționează camerele endoscopice în condiții de lumină slabă?

Introducere
Camerele endoscopice funcționează adesea în spații întunecate și înguste - în interiorul conductelor, cilindrii motorului sau corpul uman. Performanța bună la lumină scăzută este esențială. Dacă aparatul foto nu poate vedea bine în condiții slabe, imaginea devine zgomotoasă, întunecată sau neclară, ceea ce face dificilă identificarea defectelor sau a problemelor cu țesuturile. Acest articol explică modul în care modelele modulelor pentru camere endoscopice se ocupă de iluminarea slabă, ce limitează capacitatea lor de lumină scăzută și cum să alegeți potrivit modulul de cameră pentru endoscop HD pentru nevoile dvs.

De ce lumina scăzută este provocatoare
Spre deosebire de un smartphone care poate folosi un bliț luminos, un modul de cameră endoscopică are foarte puțin spațiu pentru LED-uri. Iluminarea vine de obicei de la câteva LED-uri minuscule din jurul lentilei. Camera trebuie să funcționeze cu foarte puțină lumină reflectată. La lumină slabă apar două probleme:

• Imagine întunecată – nu ajung suficienți fotoni la senzor.

• Zgomot – senzorul amplifică semnalul, care amplifică și zgomotul electronic aleatoriu, provocând o imagine granulată.

Producătorii folosesc mai multe tehnici pentru a îmbunătăți performanța la lumină slabă .

1. Alegeți un senzor CMOS sensibil
Cele mai multe lunete moderne folosesc un modul de cameră endoscop CMOS . Senzorii CMOS sunt în mod natural mai sensibili decât CCD-urile mai vechi la aceeași putere. Tehnologia retroiluminată (BSI) plasează cablajul în spatele pixelilor, permițând mai multă lumină să lovească zona sensibilă. Un modul de cameră endoscop CMOS cu BSI poate fi cu 30–50% mai sensibil la lumină scăzută decât un senzor non-BSI de aceeași dimensiune a pixelilor.

De exemplu, Sony IMX290 este popular în domenii medicale și industriale datorită performanței sale excelente la lumină scăzută, datorită BSI.

2. Măriți dimensiunea pixelilor (sau utilizați un senzor mai mare)
Pixelii mai mari colectează mai multă lumină. Un pixel de 2,0 µm captează de patru ori mai mulți fotoni decât un pixel de 1,0 µm. Într-un anumit modul de cameră endoscopică , dimensiunea senzorului este limitată de diametrul vârfului. Lunetele foarte subțiri (sub 3 mm) trebuie să utilizeze senzori mici (de exemplu, 1/9″) cu pixeli mici, astfel încât să se lupte în condiții de lumină slabă . Un modul de cameră pentru endoscop HD (1080p) cu un senzor de 1/4″ sau 1/3″ are pixeli mai mari și performanțe mult mai bune la lumină scăzută.

3. Utilizați optică de înaltă calitate
Un obiectiv cu o deschidere mai mare (număr f mai mic) permite mai multă lumină să ajungă la senzor. Un obiectiv f/2.0 transmite de două ori mai multă lumină decât f/2.8. Într-un modul flexibil de cameră endoscopică , obiectivul este adesea factorul limitativ – trebuie să fie mic și ieftin. Lunetele de ultimă generație folosesc lentile din sticlă cu mai multe elemente cu f/1,8 până la f/2,4 pentru a îmbunătăți luminii scăzute . captarea

4. Optimizarea iluminării cu LED-
urile LED-urile încorporate sunt sursa principală de lumină. Pentru a îmbunătăți cu lumină scăzută : imaginile

• Utilizați LED-uri cu putere de lumină mai mare pe watt.

• Plasați LED-urile cât mai aproape de obiectiv.

• Impulsați LED-urile sincronizate cu expunerea senzorului (senzorii globali de obturator permit acest lucru fără pâlpâire).

Unele modele flexibile de module de cameră endoscopică folosesc ghidaje de lumină cu fibră optică în loc de LED-uri, conectându-se la o sursă de lumină externă de înaltă intensitate - comună în laparoscoapele medicale.

5. Aplicați Reducerea Digitală a Zgomotului
Chiar și cu un hardware bun, rămâne ceva zgomot. ISP (procesorul de semnal de imagine) al camerei aplică reducerea zgomotului spațial și temporal. NR spațial netezește cadrul curent; NR temporal are o medie de mai multe cadre. Ambele reduc granulația, dar pot și estompa detaliile fine. Un modul bun de cameră pentru endoscop HD echilibrează reducerea zgomotului și conservarea detaliilor.

6. Rate de cadre mai mici pentru a crește timpul de expunere
În scenele foarte întunecate, camera poate crește timpul de expunere. De exemplu, scăderea de la 30 fps (33 ms per cadru) la 15 fps (66 ms per cadru) dublează lumina colectată. Compensația este un videoclip mai agitat – acceptabil pentru inspecția staționară, dar nu pentru mișcarea rapidă.

Performanță la lumină scăzută în funcție de tipul de endoscop

Sfaturi practice pentru o endoscopie mai bună la lumină scăzută

• Adăugați iluminare externă – Folosiți o sursă de lumină separată (fibră optică sau inel LED strălucitor), dacă este posibil.

• Alegeți un senzor BSI – Întrebați dacă modulul camerei endoscopului cmos folosește tehnologia BSI.

• Reduceți frecvența cadrelor – Multe instrumente software vă permit să reduceți fps-ul, mărind timpul de expunere.

• Curățați lentila – Praful sau umezeala reduc transmisia luminii.

• Creșteți luminozitatea LED-ului – Unele endoscoape au curent LED reglabil; setați-l la maxim.

Modulele pentru camere endoscopice cu lumină scăzută de la Sincere
La Sincere, proiectăm produse pentru module pentru camere endoscopice cu lumină scăzută ca măsură cheie:

• Modulul camerei endoscop Cmos – senzori BSI pentru sensibilitate ridicată.

• Modul de cameră endoscop HD – 1080p cu senzori de pixeli mari de 1/3″.

• Modul flexibil de cameră endoscopică – Opțiuni cu porturi de ghidare a luminii cu fibră optică.

Rezumat
la lumină scăzută într-un Performanța modul de cameră endoscopică depinde de sensibilitatea senzorului (BSI CMOS), dimensiunea pixelilor (formatul senzorului), deschiderea obiectivului, iluminarea LED și reducerea zgomotului. Un modul de cameră endoscop hd cu un senzor BSI de 1/3 inch oferă rezultate excelente pentru majoritatea inspecțiilor. Pentru spații foarte înguste, un modul flexibil de cameră endoscopică cu un senzor mic va avea o capacitate mai slabă de lumină scăzută - este posibil să aveți nevoie de iluminare externă. Înțelegerea acestor factori vă ajută să alegeți potrivit modulul de cameră endoscop cmos pentru mediile întunecate și solicitante.