ЖУРНАЛ СТА №4/2019

CCD, илиПЗС (Charge-CoupledDevice – прибор с зарядовой связью) и CMOS, или КМОП (Complementary Metal- Oxide-Semiconductor – комплементар- ная структура металл-оксид-полупро- водник). В матрице, построенной по техноло- гии ПЗС, сигналы с полупроводников (пикселей) проходят через один усили- тель и потом попадают в АЦП, в то время как в КМОП-матрицах пиксели уже имеют собственные усилители иАЦП. За счёт параллельной работы каждого АЦП КМОП-матрицы позволяют достигать гораздо большей скорости чтения. На рис. 1 и 2 изображены структуры построения матриц по технологиям ПЗС и КМОП соответственно. Однако стоит отметить, что ПЗС- матрицы менее подвержены «цифрово- му шуму» и позволяют добиться лучше- го качества изображения, жертвуя при этом скоростью обработки. Большин- ство производителей современных ка- мер используют КМОП-матрицы, из-за более простой схемотехники, высокой скорости и низкого энергопотребления. Камеры с ПЗС-матрицей, как правило, используются для съёмки в условиях слабой освещённости. Разрешение камеры Под разрешением матрицы понима- ется количество пикселей, используе- мых для формирования изображения на матрице. Оно влияет на детализацию изображения и обозначается в формате A × B , где А – количество пикселей по го- ризонтали, B – по вертикали. Для упро- щения записи часто пишут либо про- изведение A и B , измеряемое в мегапик- селях, либо только количество точек по вертикали, приписывая формат выво- да на экран: p (прогрессивный, от анг- лийского progressive scan) или i (черес- строчный, от английского interlaced). При выборе камеры по параметру разрешения матрицы разработчику сле- дует учитывать особенности своей зада- чи. При этом стоит принять во внима- ние уже готовые решения либо обра- титься к стандартам. Например, для за- дач распознавания лиц в РФ существу- ет ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-5-2013. В данном стандарте можно найти тре- бования к минимальному изображению лица в кадре (240 пикселей по горизон- тали и 60 пикселей – расстояние между глазами). Исходя из данного требова- ния, можно напрямую оценить необхо- димое разрешение камеры. Как прави- ло, для такого рода задач разрешения HD (720 p ) или Full HD (1080 p ) будет до- статочно. Дальнейшее увеличение раз- решения приведёт только к повыше- нию цены камеры, но при этом с боль- шой вероятностью не окажет суще- ственного влияния на точность алго- ритмов распознавания. Размер матрицы В зависимости от соотношения сто- рон (4:3 или 16:9) у матриц с одной и той же диагональю физические раз- меры различны (табл. 1). Поэтому, например, камера на матрице 1/3 ʺ с со- отношением сторон 4:3 даёт больший угол обзора по вертикали и меньший по горизонтали, чем камера на матрице с такой же диагональю, но с соотноше- нием 16:9. В целях облегчения подбора совме- стимой оптики и углов обзора обычно заявляют ближайшее из стандартных значений для диагонали матрицы: 1 ʺ , 1/2 ʺ , 1/2,5 ʺ , 1/2,7 ʺ , 1/2,8 ʺ , 1/3 ʺ , 1/4 ʺ . При этом измерять её принято в види- коновых дюймах. Эта единица измере- ния, равная 2/3 обычного дюйма, была введена со времён зарождения телеви- дения, когда приёмным элементом в те- лекамере служила электронная трубка (видикон), а размер обозначал её диа- метр (в который должен был вписы- ваться с запасом снимаемый кадр). Помимо этого, необходимо помнить, что на некоторых режимах работы ка- меры часть пикселей матрицы не ис- пользуется. Поэтому при определении угла обзора следует говорить не столько о размере матрицы, сколько о размере активной области матрицы. Объектив Правильный подбор объектива край- не важен при решении задач компью- терного зрения. Выделяют три типа объективов: ОБ ЗОР / АППА Р А Т НЫЕ С Р Е ДС Т В А СТА 4/2019 Таблица 1 Зависимость физических размеров матрицы от соотношения сторон 39 www.cta.ru Рис. 2. Структура CMOS-матрицы – – – Пиксель Горизонтальная сигнальная шина Заряд Вертикальная сигнальная шина Цепь столбца матрицы Переключатель выбора столбцов матрицы Переключатель выбора пикселей Фотодиод Усилитель – – – – – – Иллюстрация с сайта micromed-spb.ru Формат матрицы, видиконовый дюйм Диагональ матрицы, мм Соотношение сторон 4:3 16:9 Ширина, мм Высота, мм Ширина, мм Высота, мм 1/4 4,23 3,39 2,54 3,69 2,08 1/3 5,64 4,52 3,39 4,92 2,77 1/2,8 6,05 4,84 3,63 5,27 2,96 1/2,7 6,27 5,02 3,76 5,47 3,07 1/2,5 6,77 5,42 4,06 5,9 3,32 1/2 8,47 6,77 5,08 7,38 4,15 Таблица с сайта beward.ru