משתמש:Tamar Shalev1/רב-צמצם

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 עריכה

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 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 עריכה

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.

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

$fnumber-f_{o}$ 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 עריכה

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. 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 עריכה

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 עריכה

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 עריכה

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