Các hệ thống thị giác nhúng phụ thuộc rất nhiều vào khả năng của chúngống kính. Các đặc tính quang học của ống kính, chẳng hạn như tiêu cự, khẩu độ và trường nhìn, quyết định độ rõ, độ sâu và chiều rộng của hình ảnh được chụp. Các thông số, kích thước và độ phân giải cảm biến này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng phân tích và diễn giải dữ liệu hình ảnh của hệ thống. Do đó, loại ống kính, cho dù lấy nét tự động hay lấy nét cố định, đều ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể, đặc biệt là trong các tình huống xử lý thời gian thực.
Ống kính tiêu cự cố định là gì?
Ống kính có tiêu cự cố định có tiêu cự xác định và không thể thay đổi. Sau khi được đặt, tiêu điểm này không đổi và không điều chỉnh dựa trên những thay đổi trong cảnh hoặc khoảng cách của đối tượng mục tiêu. Những thấu kính như vậy được hiệu chỉnh trong giai đoạn thiết kế hoặc sản xuất cho một ứng dụng hoặc khoảng cách cụ thể, đảm bảo độ rõ nét tối ưu cho phạm vi được chỉ định đó.
Ống kính tiêu cự cố định có lợi trong các tình huống đòi hỏi kết quả hình ảnh nhất quán và có thể dự đoán được. Ví dụ: ống kính lấy nét cố định mang lại sự ổn định và khả năng lặp lại trong các ứng dụng công nghiệp trong đó các vật thể luôn được đặt ở khoảng cách nhất quán với máy ảnh, chẳng hạn như kiểm tra kiểm soát chất lượng trên dây chuyền lắp ráp.
Ống kính lấy nét tự động là gì?
Ống kính lấy nét tự động (AF) có thể tự động điều chỉnh tiêu điểm dựa trên cảnh. Không giống như các ống kính lấy nét thủ công vốn yêu cầu đặt tiêu điểm xác định trước trong quá trình thiết kế hoặc thiết lập ban đầu, các ống kính lấy nét tự động điều chỉnh linh hoạt để đảm bảo đối tượng hoặc vùng quan tâm được nhắm mục tiêu vẫn sắc nét. Nó đạt được thông qua các cảm biến và thuật toán phát hiện điểm lấy nét tối ưu, cho phép ống kính sửa đổi tiêu cự trong thời gian thực.
Thấu kính lấy nét tự động mang lại khả năng thích ứng và độ chính xác cao trong các hệ thống thị giác nhúng, từ tự động hóa công nghiệp đến thiết bị y tế. Chúng có thể liên tục điều chỉnh để cung cấp hình ảnh sắc nét, cho dù robot lắp ráp kiểm tra các vật thể có kích thước và khoảng cách khác nhau hay máy nội soi y tế điều khiển cơ thể con người.
Tiêu chí lựa chọn ống kính lấy nét tự động so với ống kính lấy nét cố định
Gần
Khoảng cách giữa máy ảnh và mục tiêu đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn ống kính, ảnh hưởng đến độ rõ nét và độ chính xác của hình ảnh được chụp. Ống kính lấy nét tự động thích hợp hơn cho những khoảng cách dao động, đặc biệt là từ khoảng cách gần 10 cm đến phạm vi vô tận, cho phép điều chỉnh động. Tuy nhiên, ống kính có tiêu cự cố định sẽ phù hợp hơn với khoảng cách đã đặt, đảm bảo hình ảnh nhất quán mà không cần bất kỳ điều chỉnh nào.
Ví dụ: Đối với máy bay không người lái theo dõi tình trạng cây trồng từ các độ cao khác nhau, tính năng tự động lấy nét là rất quan trọng để điều chỉnh theo các độ cao khác nhau, đảm bảo hình ảnh sắc nét trên nhiều địa hình khác nhau. Mặt khác, máy kéo có thiết lập camera dựa trên ống kính cố định giám sát quá trình gieo hạt có thể ưu tiên tiêu điểm cố định để đảm bảo tính nhất quán, mang lại hình ảnh đồng nhất về quá trình gieo hạt mà không có bất kỳ biến thể nào.
Độ sâu trường ảnh
Độ sâu trường ảnh (DoF) đề cập đến khoảng cách từ điểm gần nhất đến điểm xa nhất trong tiêu điểm rõ ràng. Máy ảnh có ống kính lấy nét tự động cung cấp độ sâu trường ảnh rộng hơn so với các máy ảnh có tiêu cự cố định. Nhưng đôi khi, tùy thuộc vào trường hợp sử dụng, có thể cần phải có ống kính máy ảnh có tiêu cự cố định vì một số ứng dụng không cần độ sâu trường ảnh rộng hơn.
Ví dụ: Đối với hình ảnh siêu âm, độ sâu trường ảnh rộng hơn có thể thu được cái nhìn toàn diện hơn về cơ quan hoặc mô, điều này có thể được hưởng lợi từ ống kính lấy nét tự động, cung cấp cho bác sĩ lâm sàng hình ảnh tổng thể rõ ràng hơn. Ngược lại, máy soi da, được sử dụng để kiểm tra da chi tiết, có thể sử dụng thấu kính có tiêu cự cố định để mang lại hình ảnh bề mặt da có độ phân giải cao, nhất quán mọi lúc.
Loại điều kiện ánh sáng
Loại điều kiện ánh sáng, như bạn có thể đã biết, ảnh hưởng trực tiếp đến độ rõ nét của ảnh. Ống kính tự động lấy nét hoạt động tốt hơn trong điều kiện ánh sáng yếu, với một số tinh chỉnh để mang lại độ rõ nét. Tuy nhiên, trong điều kiện ánh sáng mạnh, ống kính máy ảnh có tiêu cự cố định có thể mang lại hình ảnh rõ nét trong phạm vi đặt trước của nó.
Ví dụ: Tại các khu vực đỗ xe ngoài trời, ánh sáng có thể thay đổi đáng kể từ ánh nắng ban ngày sang ánh sáng nhân tạo vào ban đêm hoặc thậm chí là các khu vực bị che khuất do các tòa nhà và cây cối. Ống kính lấy nét tự động có thể thích ứng với những thay đổi ánh sáng này, đảm bảo đọc biển số xe rõ ràng. Tuy nhiên, các nhà để xe có mái che với hệ thống chiếu sáng LED đồng đều xuyên suốt có thể tận dụng ống kính camera lấy nét cố định để có chất lượng hình ảnh ổn định.
Tỷ lệ chụp
Các ống kính lấy nét cố định thường hoạt động nhanh hơn so với các ống kính lấy nét tự động tương tự vì chúng không cần điều chỉnh tiêu cự. Thiết kế của chúng ưu tiên tốc độ hơn khả năng thích ứng, giúp chúng hoạt động hiệu quả đối với một số nhiệm vụ nhất định. Do đó, nếu một ứng dụng yêu cầu chụp ảnh nhanh mà không bị gián đoạn thì ống kính có tiêu cự cố định là lựa chọn được khuyên dùng. Nó đảm bảo hình ảnh nhất quán, nhanh chóng mà không có độ trễ tiềm ẩn khi điều chỉnh ống kính lấy nét tự động.
Ví dụ:Trong môi trường trong nhà có lượng người qua lại cao, chẳng hạn như các cửa hàng trong thời gian giảm giá hoặc ngày lễ, các ki-ốt được trang bị ống kính lấy nét tự động sẽ theo dõi chuyển động và giao dịch của khách hàng. Chúng thích ứng nhanh chóng với khoảng cách và điều kiện ánh sáng khác nhau, đảm bảo dịch vụ khách hàng vượt trội. Ngược lại, các ki-ốt ngoài trời phải đối mặt với những thách thức như điều kiện thời tiết thay đổi và mức độ ánh sáng khác nhau. Tại đây, ống kính máy ảnh có tiêu điểm cố định với tốc độ chụp nhanh hơn sẽ ghi lại chi tiết tài liệu hoặc thông tin giao dịch. Điều này rất quan trọng để duy trì hiệu suất ổn định trong điều kiện ít được kiểm soát hơn so với trong nhà.
Khả năng thích ứng
Tính linh hoạt của ống kính máy ảnh cũng là một yếu tố quyết định. Ống kính lấy nét tự động hoạt động tốt hơn trong điều kiện ánh sáng yếu với một số tùy chỉnh. Tuy nhiên, ống kính máy ảnh lấy nét cố định có thể cung cấp hình ảnh rõ nét trong phạm vi đặt trước của chúng trong điều kiện ánh sáng mạnh, nơi ánh sáng ổn định và dồi dào.
Ví dụ: Đối với các máy MRI có thể cần chụp ảnh các bộ phận cơ thể khác nhau ở các khoảng cách khác nhau, tính năng lấy nét tự động mang lại khả năng thích ứng, đảm bảo hình ảnh rõ nét bất kể độ sâu của vùng mục tiêu. Ngược lại, máy quét mật độ xương, đòi hỏi các thông số hình ảnh đồng nhất và nhất quán, sẽ sử dụng thấu kính tiêu cự cố định để duy trì độ chính xác của nó.