Yazılım Kötü Kamera Lensini Düzeltebilir mi?

Modern kameralar bazı etkileyici şeyler yapabilir.

Gürültü azaltma, karanlık bir görüntünün daha temiz görünmesini sağlayabilir. Yapay zeka algoritmaları kenarları keskinleştirebilir. Yazılım bozulmayı düzeltebilir, rengi ayarlayabilir ve hatta eksik görünen ayrıntılar oluşturabilir.

Doğal olarak birisi sonunda şunu sorar:

Yazılım bu kadar iyiye gidiyorsa hala pahalı bir kamera lensine ihtiyacımız var mı?

Kısa cevap:

Evet. Çok öyle.

Yazılım vasat bir görüntüyü iyileştirebilir.

Kötü optik bilgiyi güvenilir bir şekilde iyi optik bilgiye dönüştüremez.

Kameralar yapay zeka tanıma, robot teknolojisi, gözetleme, otomotiv görüntüleme ve makine görüşü için kullanıldığından bu ayrım her zamankinden daha fazla önem taşıyor.

Yazılım Karmaşayı Temizlemede Çok İyi

Önce yazılıma biraz değer verelim.

Modern görüntü işleme çok şey yapabilir.

Bir görüntüde gürültü varsa algoritmalar bunu azaltabilir.

Mercek bozulması öngörülebilirse yazılım geometriyi düzeltebilir.

Bir görüntünün kontrastı biraz zayıfsa, keskinleştirme ve yerel kontrast iyileştirme daha iyi görünmesini sağlayabilir.

Renk işleme aynı zamanda görüntüleme sisteminin belirli özelliklerini de telafi edebilir.

Bu inanılmaz derecede faydalıdır.

Aslında, modern kameralar hesaplamalı görüntüleme olmasaydı çok daha kötü olurdu.

Ancak önemli bir sınır var:

Yazılım bilgiyi işleyebilir. Optik sistemin asla yakalayamadığı bilgileri mükemmel şekilde kurtaramaz.

Lensin devreye girdiği yer burasıdır.

Asla Çözülmemiş Bir Şeyi Keskinleştiremezsiniz

Bir plakanın uzaktan fotoğrafını çektiğinizi hayal edin.

Sensörde yeterli piksel var.

Kamera uygun şekilde pozlanmış.

Ancak mercek küçük karakterleri net bir şekilde çözemiyor.

Karakterler sensöre bulanık şekiller halinde ulaşıyor.

Şimdi keskinleştirmeyi uygulayın.

Kenarlar daha güçlü görünebilir.

Yapay zeka geliştirmesini uygulayın.

Sonuç daha da ikna edici görünebilir.

Ama bir sorun var.

Orijinal ince ayrıntılar hiçbir zaman düzgün bir şekilde kaydedilmedi.

Yazılım, detayın nasıl görünebileceğini tahmin ediyor.

Sıradan bir fotoğraf için bu tamamen kabul edilebilir.

Plaka tanıma, yüz tanıma, endüstriyel inceleme veya makine görüşü gibi uygulamalar için "makul görünüyor" ve "güvenilir bilgi içeriyor" mutlaka aynı şey değildir.

Bu fark önemlidir.

MTF Tartışmanın Ciddileştiği Yerdir

Bu, optik mühendislerinin dikkat etmesinin bir nedenidir.MTF (Modülasyon Transfer Fonksiyonu).

MTF, bir merceğin kontrastı farklı ayrıntı düzeylerinde ne kadar etkili koruduğunu açıklar.

Yüksek frekans performansı zayıf olan bir lens, çok ince yapıları yeniden üretmekte zorlanabilir.

Hiçbir son işlem, merceğin temelde daha iyi bir optik sistem gibi davranmasını sihirli bir şekilde sağlayamaz.

Yazılım görünen keskinliği artırabilir.

Lensin fiziksel çözme yeteneğini değiştiremez.

Bu nedenle, 8 MP sensörlü bir kamera, optik sistemin bu piksellerden yararlanamaması durumunda bile hayal kırıklığı yaratan ayrıntılar üretebilir.

Sekiz milyon pikseliniz olabilir.

Bulanık bir merceği sekiz milyon yararlı ayrıntı sunmaya zorlayamazsınız.

Yapay Zeka Görüntü İyileştirme Hakkında Neler Var?

İşlerin özellikle ilginç hale geldiği yer burasıdır.

Yapay zeka tabanlı görüntü iyileştirme bazen oldukça ikna edici sonuçlar üretebilir.

Ancak aralarında ince bir ayrım vardır:

bilgileri kurtarma

Ve

muhtemel bir sonuç üretir.

Yapay zeka, öğrendiklerine dayanarak kalıplar çıkarabilir.

Bu, bir görüntünün insan izleyiciye önemli ölçüde daha iyi görünmesini sağlayabilir.

Ancak kamera objektif bir karar vermek için kullanılıyorsa mühendislerin dikkatli olması gerekir.

Örneğin, bir yapay zeka sistemi bir aracı tanımlıyor, metni okuyor veya bir üretim hatasını inceliyorsa yapay olarak oluşturulan ayrıntılar her zaman olay yerinde gerçekte olanı temsil etmeyebilir.

Başka bir deyişle:

Güzel bir görüntü otomatik olarak güvenilir bir görüntü değildir.

Bu, yapay zeka görüş sistemlerini tasarlarken hatırlamaya değer bir ayrımdır.

Yazılımın Geri Alamayacağı Bazı Sorunlar Var

Birkaç yaygın optik sorunu göz önünde bulundurun.

Zayıf Çözünürlük

Lens ince ayrıntıları çözemezse, yazılımın çalışabileceği gerçek bilgiler sınırlıdır.

Yetersiz Işık

Karanlık bir ortamda yavaş bir lens, sensörü yüksek kazançta çalışmaya zorlayarak gürültü üretebilir ve kullanılabilir ayrıntıları azaltabilir.

Yazılım gürültüyü azaltabilir, ancak agresif gürültü azaltma aynı zamanda hassas bilgileri de ortadan kaldırabilir.

HaşinKromatikSapkınlık

Yazılım bazı tahmin edilebilir renk saçaklarını düzeltebilir ancak ciddi optik sapmalar yine de orijinal görüntü kalitesinin bozulduğu anlamına gelir.

Zayıf Kenar Performansı

Geniş açılı bir görüntünün köşeleri aşırı derecede bulanıksa dijital keskinleştirme, eksik ayrıntıları düzeltmeden köşelerin daha kontrastlı görünmesini sağlayabilir.

Parlama ve Gölgelenme

Optik sistemin içindeki güçlü yansımalar görüntüyü kirletebilir. İstenmeyen ışık yakalanan sinyale karıştığında, yazılımın onu mükemmel şekilde ayırma yeteneği çok sınırlıdır.

Optik tasarımın hala önemli olmasının nedeni budur.

En İyi Kamera Hem Optiği Hem de Yazılımı Kullanır

Gerçek cevap şu değil:

Optik ve yazılım.

Bu:

Optik + yazılım.

İyi tasarlanmış bir kamera, yazılıma iyi bir başlangıç ​​noktası sağlar.

Lens şunları sağlar:

Yeterli çözünürlük

 Yeterli ışık geçirgenliği

Kontrollü distorsiyon

İyi kontrast

Kararlı kenar performansı

Uygun sensör eşleşmesi

Daha sonra görüntü işleme bu güçlü optik temeli alıp son görüntüyü daha da iyi hale getirebilir.

Bu, yazılımdan temelde zayıf bir optik sistemi kurtarmasını istemekten çok daha etkilidir.

Bunu yemek pişirmek gibi düşünün.

Yazılım baharattır.

İyi bir algoritma, iyi bir görüntüyü daha iyi hale getirebilir.

Ancak malzemeler zaten yanmışsa daha fazla baharat eklemek muhtemelen çözüm olmayacaktır.

Yapay Zeka Kameralar İçin Bu Daha da Önemli

Geleneksel fotoğrafçılıkta biraz kusurlu bir görüntü itici olabilir.

Yapay zeka vizyonu açısından sonuçlar daha ciddi olabilir.

Yapay zeka algoritmaları aşağıdaki gibi görsel özelliklere bağlıdır:

Kenarlar

Şekiller

Dokular

Kontrast

Renk

 Nesne sınırları

Optik sistem bu özellikleri sensöre ulaşmadan yok ederse, yapay zeka sistemi daha zayıf girdi alır.

Bu, algılama ve tanıma performansını etkileyebilir.

Bu nedenle optik tasarım, yalnızca kameranın önüne takılan bir bileşen olarak değil, yapay zeka sisteminin bir parçası olarak giderek daha fazla düşünülmelidir.

Peki Yazılım Kötü Bir Lensi Düzeltebilir mi?

Bu, "düzeltmek" ile neyi kastettiğinize bağlıdır.

Yazılım belirli öngörülebilir optik özellikleri düzeltebilir.

Kontrastı artırabilir.

Gürültüyü azaltabilir.

Görüntüleri keskinleştirebilir.

Distorsiyonu düzeltebilir.

Ancak yazılım aşağıdakilerin tamamen yerini alamaz:

İyi optik çözünürlük.

İyi ışık geçirgenliği.

İyi optik hizalama.

İyi sapma kontrolü.

Dünyadaki en iyi görüntü işleme algoritmasının çalışmak için hâlâ fotonlara ihtiyacı var.

Ve bu fotonların önce merceğin içinden geçmesi gerekiyor.

Boshi Optics'te kamera lensi geliştirmeye bu başlangıç ​​noktasından yaklaşıyoruz: yazılım onu ​​işlemeye başlamadan önce optik sistemin yararlı bilgiler sağlaması gerekiyor. Boshi Optics, optik tasarım, üretim, montaj ve optik test yetenekleriyle güvenlik kameraları, yapay zeka görüşü, otomotiv görüntüleme, dronlar, tıbbi görüntüleme ve diğer kamera sistemleri gibi uygulamalara yönelik lensler geliştiriyor.

Çünkü sonuçta yazılım bir görüntüyü iyileştirebilir.

Ancak ilk etapta hangi bilginin oraya ulaşacağına mercek karar verir.