Uvod
Kada je amodul kameresnima sliku, neobrađene podatke izcmos modul kameresenzor još nije vidljiva slika. Mora se obraditi – demosaicirati, balansirati bijelo, smanjiti šum i izoštriti. To radi anProcesor signala slike (ISP). ISP može biti namjenski čip (hardverski ISP) ili softverska biblioteka koja radi na glavnom procesoru (softverski ISP). Ovaj članak uspoređujehardverski ISP vs softverski ISP, njihove prednosti i nedostatke te koji je pravi za vašu primjenu.
Što je ISP?
ISP pretvara neobrađene Bayerove podatke u konačnu sliku. Ključni poslovi:
Demosaicing – interpolacija boja.
Ravnoteža bijele boje – neutralizacija nijansi boja.
Smanjenje buke – uklanjanje zrna.
Oštrenje – poboljšanje rubova.
Gama korekcija – podešavanje svjetline.
Dobar ISP može učiniti da skromni senzor izgleda sjajno; loš ISP može uništiti high-end4K modul kamere.
ISP hardvera – Namjenski čip
Hardverski ISP je zasebni čip ili blok unutar senzora ili procesora. Radi u stvarnom vremenu, koristeći vrlo malo procesorske snage.
Prednosti
- Niska latencija– trenutno obrađuje svaki okvir; idealno za video uživo (endoskopija, dronovi).
- Mala snaga– namjenski sklopovi troše mnogo manje energije nego CPU.
- Dosljedan– fiksni algoritam, bez varijabilnosti.
- Rasterećenje CPU-a– ostavlja glavni procesor slobodnim za druge zadatke.
Nedostaci
- Popravljeno– ne može se ažurirati ili podešavati nakon proizvodnje.
- Dodaje trošak– zahtijeva dodatni čip ili složeniji senzor.
- Manje fleksibilan– možda neće podržavati prilagođene krivulje boja ili napredno uklanjanje šuma.
ISP hardvera čest je u pametnim telefonima, akcijskim kamerama i mnogim drugimmodul HD kamereproizvoda.
- Software ISP – Obrada na glavnom CPU-u
Softverski ISP je biblioteka (OpenCV, libraw ili prilagođeni kod) koja se izvodi na glavnom CPU-u, GPU-u ili DSP-u.
Prednosti
- Fleksibilan– algoritmi se mogu ažurirati radi poboljšanja kvalitete ili dodavanja značajki.
- Nema dodatnog hardvera– smanjuje troškove komponenti.
- Prilagodljiv– možete implementirati vlastitu znanost o boji ili obradu specifičnu za zadatak (medicinski, strojni vid).
- Potencijalno moćniji– na snažnom CPU-u možete pokrenuti smanjenje buke temeljeno na umjetnoj inteligenciji ili napredni HDR.
Nedostaci
- Visoko opterećenje procesora– može utjecati na druge zadatke, posebno na ugrađenim sustavima.
- Veća snaga– obrada slika na CPU-u opće namjene troši više energije.
- Veća latencija– ovisi o brzini procesora; može uzrokovati pad okvira.
ISP softvera uobičajen je u kamerama temeljenim na osobnom računalu,4K modul kameresustavi sa snažnim procesorima i izrada prototipova.
Tablica usporedbe
| Aspekt | ISP hardvera | ISP softvera |
|---|---|---|
| Latencija | Vrlo nisko (µs) | Više (ms) |
| Vlast | Niska | visoko |
| CPU opterećenje | Nijedan | Značajan |
| Fleksibilnost | Popravljeno | Potpuno fleksibilan |
| trošak | Dodaje čip | Nema čip, ali će možda trebati brži CPU |
| Najbolje za | U stvarnom vremenu, na baterije | Prilagođena obrada temeljena na računalu |
Primjeri
- Modul HD kamere s hardverskim ISP-om– Tipičnomodul HD kamere(1080p) za USB web kameru ili endoskop često integrira hardverski ISP. Izbacuje obrađen YUV ili MJPEG, a host prikazuje samo sliku. Ovo je jednostavno, troši malo energije i radi na svakom računalu.
- Modul 4K kamere sa softverskim ISP-om – A 4K modul kamerekoji daje neobrađene Bayerove podatke treba softverski ISP na glavnom računalu. To je uobičajeno u vrhunskim sustavima strojnog vida ili prilagođenim ugrađenim sustavima gdje razvojni programer želi potpunu kontrolu. Domaćin mora imati brz CPU (npr. NVIDIA Jetson, stolno računalo).
- CMOS modul kamere – obje opcije – A cmos modul kameremože se naručiti sa ili bez hardverskog ISP-a. Neobrađeni izlaz daje fleksibilnost; hardver ISP daje jednostavnost.
Koju odabrati?
| Vaš prioritet | Preporuka |
|---|---|
| Mala snaga, dug vijek trajanja baterije | ISP hardvera |
| Najniža latencija | ISP hardvera |
| Maksimalna fleksibilnost, prilagođeni algoritmi | ISP softvera |
| Jednostavna integracija s računalom | ISP hardvera |
| Mala veličina proizvoda (bez dodatnog procesora) | ISP hardvera |
| 4K video na jeftinom procesoru | ISP hardvera (inače će se procesor mučiti) |
Sincereovi moduli kamere
U Sincereu nudimomodul kamererješenja s hardverskim i softverskim ISP-om:
- ISP hardvera– Integriran za rad s niskom potrošnjom energije, plug-and-play.
- ISP softvera– Neobrađeni izlazni moduli za prilagođenu obradu na vašem hostu (ARM, FPGA, PC).
- Modul HD kamere– Dostupan s hardverskim ISP-om ili sirovim izlazom.
- 4K modul kamere– ISP hardvera preporučen za većinu korisnika; sirovo za stručnjake.
Sažetak
Izbor izmeđuhardverski ISP vs softverski ISPsvodi se na snagu, kašnjenje, fleksibilnost i CPU resurse. ISP hardvera je brz, učinkovit i jednostavan – izvrstan za baterijsko napajanjemodul HD kamereuređaja. ISP softvera daje vam potpunu kontrolu i nadogradnju, ali treba snažan procesor i troši više energije. Za a4K modul kamere, ISP hardvera često je praktičan izbor za izbjegavanje preopterećenja glavnog računala. Razumijevanje ovoga pomaže vam da odaberete ono pravocmos modul kamereza vaš projekt.
