ग्लोबल शटर कैमरे रोबोटिक विज़न सिस्टम को कैसे बेहतर बना सकते हैं?

अल्ट्रा वाइड एंगल वाला ग्लोबल शटर कैमरा

किसी भी रोबोटिक विज़न सिस्टम में, सेंसर कैमरे का दिल होता है। आमतौर पर, दो प्रकार के सेंसर होते हैं: चार्ज्ड कपल्ड डिवाइस (CCD) और कॉम्प्लीमेंट्री मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर (CMOS)। गति की बात करें तो, CMOS-सक्षम सेंसरग्लोबल शटर कैमरेयह सीसीडी की तुलना में 100 गुना तेजी से रीडिंग दे सकता है!

इनमें से प्रत्येक सेंसर दो प्रकारों में आता है – रोलिंग शटर या ग्लोबल शटर। अब, इससे ऐसे प्रश्न उठते हैं जैसे "विज़न सिस्टम में रोलिंग शटर और ग्लोबल शटर इमेज सेंसर में क्या अंतर है?" या "रोबोटिक विज़न सिस्टम के लिए इनमें से कौन सा बेहतर है?"

किसी भी निष्कर्ष पर पहुंचने से पहले, आइए पहले रोलिंग शटर और ग्लोबल शटर इमेज सेंसर के बीच के अंतरों पर विस्तार से चर्चा करें।

रोलिंग शटर और ग्लोबल शटर इमेज सेंसर के बीच अंतर

रोलिंग शटर:रोलिंग शटर वाला एक इमेज सेंसर, 'रीड आउट' तरंग के सेंसर से गुजरने के दौरान, सरणी की विभिन्न रेखाओं को अलग-अलग समय पर उजागर करता है।

ग्लोबल शटर:ग्लोबल शटर वाला इमेज सेंसर सभी पिक्सल को एक्सपोज़र के दौरान चार्ज जमा करने की अनुमति देता है – एक्सपोज़र एक ही समय पर शुरू और समाप्त होता है। एक्सपोज़र समय समाप्त होने पर, चार्ज को एक साथ पढ़ा जाता है।

रोबोटिक विज़न के लिए सबसे उपयुक्त कौन सा है: रोलिंग शटर या ग्लोबल शटर?

आधुनिक युग के कई रोबोटिक अनुप्रयोग कार्यों को पूरा करने के लिए दृष्टि तकनीक पर निर्भर हैं। उदाहरण के लिए, दृष्टि तकनीक विभिन्न वस्तुओं को उठाने और रखने, कार्यस्थल पर अलग-अलग दिशाओं में आने वाली कई वस्तुओं को संभालने, या वस्तुओं के बीच स्विच करते समय त्वरित बदलाव करने में मदद करती है।

अतः, यह स्पष्ट है कि ग्लोबल शटर सेंसर बेहतर है क्योंकि यह छवियों को एक ही क्षण में कैप्चर करता है। रोलिंग शटर में छवियों को कैप्चर करते समय रोलिंग या स्कैनिंग की आवश्यकता होती है। इसलिए, ग्लोबल शटर सेंसर के साथ, कैप्चर की गई छवियों में धुंधलापन, टेढ़ापन और स्थानिक त्रुटि की कोई गुंजाइश नहीं होती है।

यह भी ध्यान देने योग्य है कि ग्लोबल शटर वाले सेंसर का इमेज फॉर्मेट बड़ा होगा, जिससे सर्किट डिजाइन जटिल हो जाएगा। इस प्रकार, इससे कैमरे की कुल लागत बढ़ जाएगी। हालांकि, ग्लोबल शटर उच्च फ्रेम दर, बेहतर रिज़ॉल्यूशन आदि प्रदान करके रोबोट के विज़न सिस्टम को बेहतर बनाता है।

रोबोटिक विज़न में ग्लोबल शटर कैमरों के प्रभावशाली कारक

आइए उन कुछ कारकों पर नज़र डालें जो प्रभावित करते हैं।ग्लोबल शटर कैमरेरोबोटिक दृष्टि प्रणालियों को बेहतर बनाने के लिए।

• उच्च फ्रेम दर – ग्लोबल शटर कैमरे उच्च फ्रेम दर पर छवियां कैप्चर करते हैं, जिससे फ्रेम-दर-फ्रेम विरूपण को कम करने और तेजी से गतिमान वस्तुओं को कैप्चर करते समय मोशन ब्लर को कम करने में मदद मिलती है। साथ ही, वे दृश्य के स्पष्ट विवरण आसानी से निकाल सकते हैं।

• उच्च रिज़ॉल्यूशन – ग्लोबल शटर कैमरे व्यापक दृश्य क्षेत्र (FOV) और छोटे पिक्सेल प्रदान करते हैं। इससे उन्हें उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग बनाए रखने में मदद मिलती है।

• बढ़ी हुई कार्यक्षमता – ग्लोबल शटर कैमरे गतिशील वस्तुओं की सटीक जानकारी को उच्च गति पर कैप्चर करते हैं। ये उत्पादन लाइनों को अधिक तेज़ी से चलाने और बढ़ी हुई कार्यक्षमता पर काम करने में सक्षम बनाते हैं।

• कम बिजली की खपत – ग्लोबल शटर कैमरे गति संबंधी त्रुटियों और धुंधलेपन की समस्याओं को दूर करते हैं। ये उच्च क्वांटम दक्षता और उत्कृष्ट निकट-अवरक्त (एनआईआर) संवेदनशीलता प्रदान करते हैं, जिससे बिजली की खपत कम होती है और बैटरी का जीवनकाल बढ़ता है।

रोबोटिक विज़न में ग्लोबल शटर कैमरों का अनुप्रयोग

कैमरों में ग्लोबल शटर को लागू करने में समय लग सकता है, लेकिन इससे तेज़ फ्रेम दर के साथ उच्च रिज़ॉल्यूशन मिलता है। ग्लोबल शटर उन अनुप्रयोगों के लिए एकदम सही हैं जहां रीडआउट नॉइज़ का थोड़ा अधिक स्तर इमेजिंग की सटीकता या विश्वसनीयता को प्रभावित नहीं करेगा, क्योंकि एक साथ एक्सपोज़र और 'रीड आउट' होने से तेज़ गति वाली वस्तुओं को कैप्चर करते समय इमेज में कोई विकृति नहीं आती है।

ग्लोबल शटर सेंसर की उच्च फ्रेम दर, रिज़ॉल्यूशन और प्रदर्शन क्षमता इन्हें उच्च स्तरीय मशीन विज़न, हवाई अनुप्रयोगों, औद्योगिक स्वचालन, वेयरहाउस रोबोट आदि जैसे अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती है। आइए रोबोटिक विज़न में ग्लोबल शटर कैमरों के प्रमुख अनुप्रयोगों को देखें।

• हवाई इमेजिंग – ड्रोन पर रोलिंग शटर सेंसर का उपयोग करने से छवि में विकृति आ जाती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि छवि कैप्चर करते समय, एक्सपोज़र अवधि के दौरान शटर की स्थिति बदलती रहती है। यह विकृति सटीकता के स्तर को प्रभावित करती है। जबकि ग्लोबल शटर में, सभी पिक्सल एक ही समय पर एक्सपोज़र शुरू और बंद करते हैं, जिससे यह समस्या पूरी तरह से हल हो जाती है। इस प्रकार, ड्रोन की गति और गतिविधियों पर कम प्रतिबंध होंगे और फिर भी विकृति-मुक्त छवियां प्राप्त होंगी।

• उच्च स्तरीय मशीन विज़न – CMOS ग्लोबल शटर समाधानों का उपयोग उच्च स्तरीय मशीन विज़न अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है। इसके कुछ प्रतिस्पर्धी लाभों में उच्च रिज़ॉल्यूशन, ग्लोबल शटर और तेज़ फ्रेम दर शामिल हैं। ग्लोबल शटर कैमरों की उच्च रिज़ॉल्यूशन क्षमता से कुल निरीक्षण क्षेत्र को बढ़ाना या अधिक स्पष्ट विवरण चुनना संभव हो जाता है। अन्य सेंसरों की तुलना में, ग्लोबल शटर क्षेत्र या विवरण में 12 गुना तक का लाभ प्रदान करता है!

• वेयरहाउस रोबोट - ग्लोबल शटर सेंसर बारकोड को सटीकता से पढ़ने में मदद करता है। यह वस्तुओं की पहचान को सरल और सटीक बनाता है। 3डी वॉल्यूम माप की सुविधा के साथ, ये रोबोट बहुत कम बिजली की खपत करते हुए, बिना किसी मोशन ब्लर के, तेजी से चलने वाली या दूर स्थित वस्तुओं की सटीक छवियां तुरंत कैप्चर कर सकते हैं।

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