משתמש:Tamar Shalev1/רב-צמצם – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף

בשורה

גרסה מ־14:10, 17 בספטמבר 2020

רב צמצם הינו מושג מעולם האופטיקה של הצילום, המתאר טכנולוגיה המאפשרת צילום רב של תמונות עבור אותו הפריים, נקרא גם הערמת תמונות בז'רגון המקצועי.

מבוא

צמצם יחיד מורכב מעדשה וחיישן בהתאמה. רב צמצם הינו מערכת המורכבת ממספר רב של עדשות וחיישנים המסודרים בצורה קומפקטית, במערך סימטרי. גדלי הפיקסלים עבור הצמצמים נשארים בגודל זהה, וכל צמצם רוכש תמונה שלמה. הרב צמצם בעל יכולות של הגדלת רזולוציה, טווח דינמי וקצב פריימים. כמו כן הוא מסייע בהורדת סוגי רעשים כמו RTS וזרם חושך.

טכנולוגיה

M פיקסלים מכל צמצם מוצגים כתת פיקסל, והם מוגדרים כפיקסל גדול שהשטח שלו הוא M פעמים גדול יותר מזה של צמצם יחיד זהה. מספר הפיקסלים עבור התמונה המשוכפלת, ועבור מצלמה של רב צמצם בגודל של N*N, כך שלמעשה הוא N*N*M פיקסלים. כאשר ישנו צמצם בודד, ניתן לתקן איבוד פוקוס על ידי שימוש במספר עדשות, דבר המגדיל את משקל המצלמה. לעומתו, רב צמצם בעל f-number המחושב באופן סנטתי, מאפשר שמירה על פוקוס, מבלי להגדיל משמעותית את משקל המצלמה.

$f_{s}={f_{0} \over {\sqrt {m}}}$

$fnumber-f_{o}$ של העדשה המקורית M-ממספר הפיקסלים עבור תת-פיקסל במידה שהתמונה המתקבלת היא חשוכה או מוארת יתר על המידה, או שישנם אזורים מתים, נעשות טעויות של אבחון נכון של האור באמצעות שימוש ברב-צמצם, אפשר להסיר פיקסלים הרוסים מבלי להשתמש באינטרפולציה, כפי שנעשה בצמצם יחיד. ברב-צמצם, ישנם הרבה פיקסלים (N*N) עבור נקודה בודדת מסויימת, וכך אם לצמצם יחיד יש פיקסל הרוס, אז הפיקסלים של הצמצמים האחרים קיימים בשביל לחשב את ערך פיקסל זה.

שיטת המיצוע הסלקטיבי

בתמונות של רב צמצם, נלקחות N*N צילומים עבור צילום בודד סימולטנית. אף על פי כן, ישנם ערכי פיקסל שונים עבור נקודה מסויימת, בגלל רעשים שונים של מגבר הפיקסל, והADC שנוסף לכל אחד מהם. בכדי להתגבר על הבעיה, מחשבים עבור כל צמצם את השונות שלו.

נוסחת השונות המשוקללת: $S_{m}^{2}={1 \over m^{2}}\sum _{i=1}^{m}\displaystyle \sigma _{i}^{2}$

$(1\leq m\leq N^{2})$ .

m- מספר הצמצמים שנבחרו.
$\displaystyle \sigma _{i}^{2}$ -שונות של צמצם בודד.
$S_{m}^{2}$ -שונות משוקללת עבור m צמצמים.

כדי לשקלל עלינו לבצע חישוב של שונות עבור כל צמצם. בתום ביצוע החישובים, מוצאים את הצמצמים בעלי השונות הגבוהה. כך פיקסלים בעלי שונות גבוהה ייגרעו אוטומטית. הסלקטיביות בבחירת הצמצמים היא המעניקה לו את השם מיצוע סלקטיבי. רעשים כדוגמת רעש RTS ורעש צילום שנגרם על ידי זרם החושך, בעלי שונות מאוד גדולה. בשיטה זו, הצמצמים בעלי שונות גדולה יוסרו, כך שהרעש לא ישפיע.

כפי שניתן לראות בתמונה, כל צמצם מבצע פעולת חישוב שונות, עד M פעמים.

חישוב הSNR

עבור צמצם יחיד, כאשר ישנה השפעה של רעש החיישן ורעש שוט , הינו: $SNR_{SA}=20log_{10}{N_{e} \over {\sqrt {N_{e}+{\displaystyle \sigma }_{sensor}^{2}}}}$

$N_{e}$ - מספר האלקטרונים בסיגנל.
$\displaystyle \sigma _{sensor}$ - שונות של החיישן.

ברב צמצם, ה-SNR המתקבל במיצוע התמונה מm צמצמים: $SNR_{MA}=20log_{10}{{\sqrt {m}}\cdot {N_{e}} \over {\sqrt {N_{e}+{\displaystyle \sigma }_{sensor}^{2}}}}$

יכולות

יכולת להתמודד עם מצבי תאורה שונים – חושך או אור גבוה מדי, כך שמעניקים תמונה איכותית.
יכולת עומק בתמונה.
שדה ראיה רחב.
רמת דיוק גבוהה עבור זום גדול.
תמונה תלת מימדית.

שימושים

רכבים אוטונומיים.
משקפי מציאות מדומה ומצלמות 360 מעלות.
לצרכי מעקב ומצלמות IOT.
רחפנים.

קישורים חיצוניים

https://www.researchgate.net/publication/259808358_RTS_Noise_and_Dark_Current_White_Defects_Reduction_Using_Selective_Averaging_Based_on_a_Multi-Aperture_System
Multi-Aperture-Based Probabilistic Noise Reduction of Random Telegraph Signal Noise and Photon Shot Noise in Semi-Photon-Counting Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor Image Sensor

@@ שורה 1: / שורה 1: @@
-רב צמצם הינו מושג מעולם האופטיקה של הצילום, המתאר טכנולוגיה המאפשרת צילום רב של תמונות  עבור אותו פריים. נקרא בז'רגון המקצועי הערמת תמונות.
+רב [[צמצם]] הינו מושג מעולם ה[[אופטיקה]] של ה[[צילום]], המתאר [[טכנולוגיה]] המאפשרת צילום רב של תמונות עבור אותו הפריים, נקרא גם [[הערמת תמונות]] בז'רגון המקצועי.
 == מבוא ==
@@ שורה 6: / שורה 6: @@
 [[File:Structure of multi aperture camera.png|thumb|Structure of multi aperture camera]]
+צמצם יחיד מורכב מעדשה וחיישן בהתאמה. רב צמצם הינו מערכת המורכבת ממספר רב של עדשות וחיישנים המסודרים בצורה קומפקטית, במערך סימטרי. גדלי ה[[פיקסל|פיקסלים]] עבור הצמצמים נשארים בגודל זהה, וכל צמצם רוכש תמונה שלמה. הרב צמצם בעל יכולות של הגדלת [[רזולוציה]], [[טווח דינמי]] וקצב פריימים. כמו כן הוא מסייע בהורדת סוגי רעשים כמו RTS וזרם חושך.
+== טכנולוגיה ==
-צמצם יחיד מורכב מעדשה וחיישן בהתאמה. רב צמצם הינו מערכת המורכבת ממספר רב של עדשות וחיישנים המסודרים בצורה קומפקטית, במערך סימטרי. גדלי הפיקסלים עבור הצמצמים נשארים בגודל זהה, וכל צמצם רוכש תמונה שלמה. הרב צמצם בעל יכולות של הגדלת רזולוציה, טווח דינמי וקצב הופעות פריימים. כמו כן הוא מסייע בהורדת סוגי רעשים כמו RTS וזרם חושך.
-== הרחבה ==
 [[File:Architecture of multi aperture imaging system.png|thumb|Architecture of multi aperture imaging system]]
+M פיקסלים מכל צמצם מוצגים כתת פיקסל, והם מוגדרים כפיקסל גדול שהשטח שלו הוא M פעמים גדול יותר מזה של צמצם יחיד זהה. מספר הפיקסלים עבור התמונה המשוכפלת, ועבור מצלמה של רב צמצם בגודל של N*N, כך שלמעשה הוא N*N*M פיקסלים. כאשר ישנו צמצם בודד, ניתן לתקן איבוד [[פוקוס]] על ידי שימוש במספר עדשות, דבר המגדיל את משקל המצלמה. לעומתו, רב צמצם בעל f-number המחושב באופן סנטתי, מאפשר שמירה על פוקוס, מבלי להגדיל משמעותית את משקל המצלמה.
-M פיקסלים מכל צמצם מוצגים כתת פיקסל, והם מוגדרים כפיקסל גדול שהשטח שלו הוא M פעמים גדול יותר מזה של צמצם יחיד זהה. מספר הפיקסלים עבור התמונה המשוכפלת, עבור מצלמה של רב צמצם, בגודל של N*N, על אף שמספר הפיקסלים למעשה הוא N*N*M.
-כאשר ישנו צמצם בודד, ניתן לתקן  איבוד פוקוס על ידי שימוש במספר עדשות, מה שמגדיל את משקל המצלמה. לעומתו, רב צמצם בעל  f-number שמחושב באופן סנטתי, כך שהוא מאפשר שמירה על פוקוס, מבלי להגדיל משמעותית את משקל המצלמה.
 <math>f_s={f_0\over\sqrt{m}}</math>
+<math>f number-f_o</math> של העדשה המקורית M-ממספר הפיקסלים עבור תת-פיקסל במידה שהתמונה המתקבלת היא חשוכה או מוארת יתר על המידה, או שישנם אזורים מתים, נעשות טעויות של אבחון נכון של ה[[אור]] באמצעות שימוש ברב-צמצם, אפשר להסיר פיקסלים הרוסים מבלי להשתמש ב[[אינטרפולציה]], כפי שנעשה בצמצם יחיד. ברב-צמצם, ישנם הרבה פיקסלים (N*N) עבור נקודה בודדת מסויימת, וכך אם לצמצם יחיד יש פיקסל הרוס, אז הפיקסלים של הצמצמים האחרים קיימים בשביל לחשב את ערך פיקסל זה.
-<math>f number-f_o</math>  של העדשה המקורית
-M- מספר הפיקסלים עבור תת-פיקסל
-במידה  והתמונה המתקבלת היא חשוכה או מוארת יתר על המידה, או שישנם אזורים מתים, נעשות טעויות של אבחון נכון של האור באמצעות שימוש ברב-צמצם, אפשר להסיר פיקסלים הרוסים מבלי להשתמש באינטרפולציה, כפי שנעשה בצמצם יחיד.
-ברב-צמצם, ישנם הרבה פיקסלים (N*N) עבור נקודה בודדת מסויימת, וכך אם לצמצם יחיד יש פיקסל הרוס, אז הפיקסלים של הצמצמים האחרים קיימים בשביל לחשב את ערך פיקסל זה.
 === שיטת המיצוע הסלקטיבי ===
 [[File:Variance calculation in multi aperture camera.png|thumb|Variance calculation in multi aperture camera]]
-בתמונות של רב צמצם, נלקחות N*N צילומים עבור צילום בודד סימולטנית. אף על פי כן, ישנם ערכי פיקסל שונים עבור נקודה מסויימת, בגלל רעשים שונים של מגבר הפיקסל, והADC שנוסף לכל אחד מהם.
+בתמונות של רב צמצם, נלקחות N*N צילומים עבור צילום בודד סימולטנית. אף על פי כן, ישנם ערכי פיקסל שונים עבור נקודה מסויימת, בגלל רעשים שונים של מגבר הפיקסל, וה[[ADC]] שנוסף לכל אחד מהם. בכדי להתגבר על הבעיה, מחשבים עבור כל צמצם את השונות שלו.
-בכדי להתגבר על הבעיה, מחשבים עבור כל צמצם את השונות שלו.
-נוסחת השונות המשוקללת:
+נוסחת השונות המשוקללת: <math>S_m^2={1 \over m^2}\sum_{i=1}^m \displaystyle\sigma_i^2</math>
-<math>S_m^2={1 \over m^2}\sum_{i=1}^m \displaystyle\sigma_i^2</math>
-<math>(1\le m\le N^2)</math>
+<math>(1\le m\le N^2)</math>.
 * m- מספר הצמצמים שנבחרו.
@@ שורה 42: / שורה 30: @@
 * <math>S_m^2</math>-שונות משוקללת עבור m צמצמים.
-מבצעים חישוב של שונות עבור כל צמצם. בתום ביצוע החישובים, מוצאים את הצמצמים בעלי השונות הגבוהה. כך, פיקסלים בעלי שונות גבוהה ייגרעו אוטומטית. הסלקטיביות בבחירת הצמצמים מעניקה לו את השם מיצוע סלקטיבי.
+כדי לשקלל עלינו לבצע חישוב של שונות עבור כל צמצם. בתום ביצוע החישובים, מוצאים את הצמצמים בעלי השונות הגבוהה. כך פיקסלים בעלי שונות גבוהה ייגרעו אוטומטית. הסלקטיביות בבחירת הצמצמים היא המעניקה לו את השם מיצוע סלקטיבי. רעשים כדוגמת רעש RTS ורעש צילום שנגרם על ידי זרם החושך, בעלי שונות מאוד גדולה. בשיטה זו, הצמצמים בעלי שונות גדולה יוסרו, כך שהרעש לא ישפיע.
-רעשים כדוגמת רעש RTS ורעש צילום שנגרם על ידי זרם החושך, בעלי שונות מאוד גדולה. בשיטה זו, הצמצמים בעלי שונות גדולה יוסרו, כך שהרעש לא ישפיע.
-כפי שניתן לראות בתמונה, כל צמצם מבצע פעולת חישוב שונות, עד m  פעמים.
+כפי שניתן לראות בתמונה, כל צמצם מבצע פעולת חישוב שונות, עד M פעמים.
 === חישוב הSNR ===
 עבור צמצם יחיד, כאשר ישנה השפעה של רעש החיישן ורעש שוט , הינו:
@@ שורה 56: / שורה 41: @@
 * <math>\displaystyle\sigma_{sensor}</math>- שונות של החיישן.
-ברב צמצם, ה SNR  המתקבל  במיצוע התמונה מm צמצמים:
+ברב צמצם, ה-SNR המתקבל במיצוע התמונה מm צמצמים:
 <math>SNR_{MA}=20log_{10}{\sqrt{m}\cdot{N_e}\over\sqrt{N_e+{\displaystyle\sigma}^2_{sensor}}}
 </math>
 == יכולות ==
+* יכולת להתמודד עם מצבי תאורה שונים – חושך או אור גבוה מדי, כך שמעניקים תמונה איכותית.
+* יכולת עומק בתמונה.
+* שדה ראיה רחב.
-# יכולת להתמודד עם מצבי תאורה שונים – חושך או אור גבוה מדי, כך שמעניקים תמונה איכותית.
+* רמת דיוק גבוהה עבור זום גדול.
-# 	יכולת עומק בתמונה.
+* תמונה תלת מימדית.
-# 	שדה ראיה רחב.
+*
-# 	רמת דיוק גבוהה עבור זום גדול
-# תמונה תלת מימדית
-#
 == שימושים ==
-# 	רכבים אוטונומיים
+# [[רכב אוטונומי|רכבים אוטונומיים]].
-# 	משקפי מציאות מדומה ומצלמות 360 מעלות.
+# משקפי [[מציאות מדומה]] ומצלמות 360 מעלות.
-# 	לצרכי מעקב ומצלמות iot.
+# לצרכי מעקב ומצלמות [[האינטרנט של הדברים|IOT]].
-# רחפנים
+# [[רחפן|רחפנים]].
+== קישורים חיצוניים  ==
+* [https://www.researchgate.net/publication/324016785_Multi-Aperture-Based_Probabilistic_Noise_Reduction_of_Random_Telegraph_Signal_Noise_and_Photon_Shot_Noise_in_Semi-Photon-Counting_Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor_Image_Sensor Multi-Aperture-Based Probabilistic Noise Reduction of Random Telegraph Signal Noise and Photon Shot Noise in Semi-Photon-Counting Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor Image Sensor]
+* [https://www.researchgate.net/publication/259808358_RTS_Noise_and_Dark_Current_White_Defects_Reduction_Using_Selective_Averaging_Based_on_a_Multi-Aperture_System RTS Noise and Dark Current White Defects Reduction Using Selective Averaging Based on a Multi-Aperture System]
-== קישורים ==
-*
 * https://www.researchgate.net/publication/259808358_RTS_Noise_and_Dark_Current_White_Defects_Reduction_Using_Selective_Averaging_Based_on_a_Multi-Aperture_System
+* Multi-Aperture-Based Probabilistic Noise Reduction of Random Telegraph Signal Noise and Photon Shot Noise in Semi-Photon-Counting Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor Image Sensor
-*
-* https://www.researchgate.net/publication/324016785_Multi-Aperture-Based_Probabilistic_Noise_Reduction_of_Random_Telegraph_Signal_Noise_and_Photon_Shot_Noise_in_Semi-Photon-Counting_Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor_Image_Sensor