Astuce technique

Parfois, avec moins on peut faire plus – Sous-échantillonnage, binning ou scaler

Votre champ de vision ne doit pas changer, mais fréquence d’images, si ? Vous avez besoin d’un temps d’exposition plus court ? À champ de vision égal, une résolution plus basse vous suffit ?

Pour réduire la résolution tout en conservant le même champ de vision, il existe différentes possibilités en fonction de chaque modèle de capteur : le sous-échantillonnage, le compartimentage (binning) ou le processeur de mise à l'échelle (scaler). Mais comment les différencier ?

Contexte

Sous-échantillonnage

Dans le sous-échantillonnage, des pixels sont ignorés lors de la lecture du cap-teur, ce qui réduit la quantité de données et augmente la vitesse de la caméra. L’image prise a une résolution plus faible, mais le même champ de vision qu’une image à pleine résolution.

La plupart des capteurs couleur effectuent un sous-échantillonnage chromatique dans lequel les pixels sont ignorés tandis que les couleurs sont maintenues. Certains modèles de capteurs monochromes effectuent aussi un sous-échantillonnage chromatique, ce qui peut entraîner la formation de légers artéfacts au niveau de structures d’image fines.

D’autres capteurs monochromes et couleur, eux, ne tiennent pas compte de la matrice de Bayer (sous-échantillonnage monochrome), et il y a une perte des in-formations de couleur.

Le sous-échantillonnage peut aussi être effectué dans le prétraitement des pixels sur la caméra. Ce procédé réduit la quantité de données par image sans augmenter la fréquence d’images.
 

Compartimentage (binning)

Dans le compartimentage, plusieurs pixels du capteur sont regroupés pour obtenir une valeur moyenne ou une somme :
 
  • Si les valeurs sont ajoutées, la luminosité de l’image augmente.
  • Dans le cas des valeurs moyennes, le bruit numérique de l’image dimi-nue.
 
Cela réduit aussi la quantité de données et augmente la vitesse de la caméra. L’image prise a une résolution plus faible, mais le même champ de vision qu’une image à pleine résolution.
La plupart des capteurs couleur effectuent un compartimentage chromatique dans lequel les pixels adjacents de même couleur sont combinés. Certains cap-teurs monochromes effectuent aussi un compartimentage chromatique, ce qui peut donner lieu à de légers artéfacts.

D’autres capteurs monochromes ou couleur, eux, combinent les pixels adjacents sans tenir compte de la matrice de Bayer (compartimentage monochrome), et il y a une perte des informations de couleur.

Processeur de mise à l'échelle (scaler)

Le processeur de mise à l'échelle, qui ne se trouve que dans les modèles UI-124x/UI-324x/UI-524x (e2v EV76C560), UI-125x/UI-325x/UI-525x (e2v EV76C570) et UI-149x/UI-549x (ON Semiconductor MT9J003), est un cas à part.

Avec le processeur de mise à l'échelle, il est possible de réduire la résolution de l’image en fonction de facteurs ajustables afin de réduire la quantité de données. L’image prise a une résolution plus faible, mais le même champ de vision qu’une image à pleine résolution. Contrairement au sous-échantillonnage ou au compartimentage, l’image est réduite presque en continu et la luminosité de l’image ne change pas.

Réglage de la résolution d’image dans uEye Cockpit

Ouvrez les paramètres de la caméra dans uEye Cockpit sous « uEye > Proprié-tés ». Sous l’onglet « Taille », vous pouvez régler le sous-échantillonnage, le compartimentage ou le processeur de mise à l'échelle en fonction du modèle de caméra.

Astuce : Profils d’image

Utilisation des profils d’image
S’il est possible de changer le champ de vision ou la taille des segments d’image, vous pouvez aussi utiliser un profil d’image.

Sous l’onglet « Taille », vous pouvez sélectionner une résolution prédéfinie en choisissant un profil. Selon le profil et le modèle de capteur, le pilote de caméra règle automatiquement la taille souhaitée au moyen de l’AOI, du compartimentage, du sous-échantillonnage ou du processeur de mise à l'échelle afin d’obtenir la meilleure qualité d’image possible.

Domaines d’utilisation

Pour les trois procédés, il est établi que le champ de vision ne doit pas être modifié pendant l’utilisation, tandis que la résolution d’image peut être réduite.

Pour le sous-échantillonnage, cela signifie que la fréquence d’images peut être augmentée sans que la luminosité de l’image ou le contraste soit modifié. Le processeur de mise à l'échelle permet en principe la même chose que le sous-échantillonnage, mais avec des étapes intermédiaires plus nuancées. Il n’est toutefois disponible qu’avec certains capteurs.

Un des avantages du compartimentage est qu’il est possible d’augmenter la lu-minosité de l’image. C’est avantageux dans les utilisations dans lesquelles il n’est pas possible d’utiliser un flash, par exemple dans le cas des échantillons sensibles à la lumière ou des surfaces réfléchissantes. Il est aussi possible de travailler avec un temps d’exposition plus court, ce qui est important pour les motifs en mouvement.

Résumé

  Sous-échantillonnage Compartimentage (binning) Processeur de mise à l'échelle (scaler)
Champ de vision Non modifié Non modifié Non modifié
Résolution d’image Réduite Réduite Réduite
Fréquence d'image Peut être augmentée Peut être augmentée Peut être augmentée
Contraste de l’image Non modifié Peut être augmenté Non modifié
Luminosité de l’image Non modifié Peut être augmentée Non modifié
Bruit numérique Non modifié Peut être réduit Non modifié
Avantage
  • Réduction de la quantité de données
  • Réglable indépendamment de la direction (vertical ou horizontal)
  • Réduction de la quantité de données
  • Réglable indépendamment de la direction (vertical ou horizontal)
  • Possibilité d’un temps d’exposition plus court dans certaines conditions.
  • Le compartimentage est semblable au sous-échantillonnage en ce qui concerne la qualité de l’image
  • Réduction de la quantité de données
  • Réduit la taille de l’image presque en continu
Désavantage
  • Perte de détails des pixels
  • Incréments fixes
  • Incréments fixes
  • Disponible sur un petit nombre de modèles de capteurs uniquement

 

Avec les fonctions de l’API uEye « is_SetBinning », « is_SetSubsampling » et « is_SetSensorScaler » ou les classes .NET uEye « Binning », « Subsampling » et « SensorScaler », vous pouvez consulter et définir les paramètres pour le compartimentage, le sous-échantillonnnage et le processeur de mise à l'échelle.

Pour de plus amples informations sur les réglages, reportez-vous aux manuels uEye sous http://fr.ids-imaging.com/manuals-ueye.html.
 
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