Время экспозиции и частота строк в Альтрон: что важнее?

Изображение конвейерной ленты тёмное. Вы увеличиваете время экспозиции, и изображение становится ярче. Но теперь детали выглядят в направлении движения короче, чем на самом деле. Что произошло? Ответ кроется во взаимосвязи экспозиции и частоты строк. А отчасти — в небольшом флажке в панели камеры.

Два связанных числа

В линейной камере частота строк показывает, сколько строк снимается в секунду. При этом каждая строка должна быть экспонирована в пределах своего временного интервала. Например, если нужно 1000 строк в секунду, на каждую строку приходится не более примерно 1000 микросекунд. Если теперь установить экспозицию 1500 микросекунд, эти значения несовместимы, и одному из них придётся уступить.

В матричной камере та же логика относится к частоте кадров. Там на достижимую частоту влияют также разрешение, область AOI и скорость интерфейса.

Где находятся эти настройки?

Выберите узел камеры и перейдите на вкладку экспозиции в правой панели:

• Exposure › Time (µs): Задаёт время экспозиции в микросекундах. Его можно быстро увеличивать или уменьшать кнопками от ⁦±10⁩µ до ⁦±10⁩m. Чем длиннее экспозиция, тем ярче и менее шумно изображение, но тем сильнее и смаз движения.
• Exposure › Max (µs): Задаёт максимальную экспозицию. В линейной камере экспозиция никогда не превышает это значение. Если уменьшить Max, текущая экспозиция также снижается до этого значения.
• Desired Line Rate (fps): Запрашиваемая частота строк. Её можно задать от 0.1 до 200000. В матричной камере эта настройка называется Desired Frame Rate и имеет тот же диапазон.
• Exposure Priority Over Fps: Этот флажок определяет, что сохраняется, когда экспозиция и частота несовместимы.

Приоритет экспозиции или частоты?

По умолчанию Exposure Priority Over Fps включён. В этом режиме экспозиция остаётся прежней, а снижается частота строк. Когда флажок снят, сохраняется частота строк, а экспозиция укорачивается.

Что выбрать? Это зависит от вашей задачи:

• На конвейерной ленте, где работает линейной, важнее геометрия изображения. Если частота строк падает, объект сжимается в направлении движения. Обычно лучше снять флажок и компенсировать недостаток света более качественным освещением.
• Для задач, где объект неподвижен или где качество каждого кадра важнее их количества, разумнее оставить флажок включённым.

Замечание о вкладке PTZ: если выбрать один из режимов Speed, Position или Scan, Exposure Priority Over Fps включается автоматически.

Как узнать, что камера достигла запрошенной частоты?

Значение Desired — лишь ваш запрос. Фактическую частоту проверяйте на вкладке Diagnostics в левой колонке. Поле Line Rate показывает текущую частоту. Если это значение ниже запрошенного, возможны две причины: либо не укладывается экспозиция, либо отстаёт другая часть системы.

Порядок, которому мы следуем при настройке

1. Откройте график Line Scope и выключите Auto Scale to Content, чтобы масштаб оставался фиксированным.
2. Установите время экспозиции так, чтобы пики не касались верха графика, но и не опускались ниже половины его высоты.
3. Согласуйте Desired Line Rate со скоростью ленты. Если изображение растянуто в направлении движения, частота строк слишком высока, и её нужно уменьшить. Если изображение сжато, увеличьте частоту.
4. На вкладке Diagnostics сравните значение Line Rate с запрошенной частотой.
5. Если эти два значения различаются, решите, что важнее — экспозиция или частота. Затем установите флажок Exposure Priority Over Fps в соответствии с этим решением.

У матричных камер есть и автоэкспозиция

В панели матричной камеры есть группа Auto Exposure/Contrast. Если отметить Auto, камера сама меняет экспозицию, пока яркость не достигнет Desired Intensity. Это изменение происходит только в пределах AE Min Exposure Time и AE Max Exposure Time. Опция Auto DG включает автоматическое цифровое усиление. Используйте её, когда экспозиция достигла максимума, а изображение всё ещё тёмное. Помните, что цифровое усиление усиливает и шум.

Две типичные ошибки

• Компенсация тёмного изображения усилением вместо экспозиции или света. Но усиление вместе с сигналом усиливает и шум.
• Оставленный приоритет экспозиции на движущейся линии, а затем вопрос, почему размеры детали на изображении получаются неверными.

Более общее объяснение экспозиции в съёмке можно найти в Википедия (на английском).

Если вам нужна помощь в подборе правильной частоты и экспозиции на вашей линии, пришлите нам данные линии через форму обратной связи.