מצלמות מונוכרום מול מצלמות צבעוניות – מה ההבדל ומתי לבחור כל אחת?

במערכות עיבוד תמונה תעשייתיות, אחת ההחלטות המרכזיות היא האם להשתמש במצלמה מונוכרומטית (שחור-לבן) או מצלמה צבעונית. הבחירה הזו משפיעה על איכות התמונה, מהירות העיבוד, רזולוציה ואמינות הזיהוי.

איך עובד חיישן מונוכרומטי?

במצלמה מונוכרומטית, כל פיקסל מספק ערך בהירוּת (gray level) – ללא צבע – בהתאם לעוצמת האור שנקלטה. ככל שהעומק הדיגיטלי גבוה יותר, כך רמת הדיוק של כל פיקסל משתפרת:

• 8 ביט = 256 רמות אפור
• 10 ביט = 1024 רמות
• 12 ביט = 4096 רמות

התוצאה היא תמונה חדה מאוד, ברזולוציה מקסימלית, וללא עיבוד נוסף.

איך פועלת מצלמה צבעונית?

כדי ללכוד מידע צבעוני, יש צורך בשלושה ערוצים: אדום (Red), ירוק (Green) וכחול (Blue), או בקיצור – RGB. לכן, במצלמות צבעוניות משתמשים במסנן צבעים על גבי החיישן, לרוב מסוג Bayer Filter.

דפוס Bayer – חלוקה לפי צבעים:

בתמונה הזו ניתן לראות כיצד הפילטר מחלק את שטח החיישן:

• 50% מהפיקסלים קולטים ירוק
• 25% קולטים אדום
• 25% קולטים כחול

סינון אור לפי צבע – איך זה נראה?

לפני שהאור מגיע לחיישן, כל פיקסל עובר דרך פילטר צבע שמאפשר רק לאורך גל מסוים לעבור (כלומר – רק צבע אחד).

סינון אור לפי צבע:

• הפילטר האדום מעביר רק אור אדום
• הפילטר הירוק מעביר רק אור ירוק
• הפילטר הכחול מעביר רק אור כחול

כך נוצר מצב שבו כל פיקסל "רואה" רק צבע אחד.

איך משחזרים את שאר הצבעים?

מכיוון שכל פיקסל במצלמה צבעונית מספק מידע רק על ערוץ צבע אחד, המצלמה חייבת להשלים את שאר הצבעים בעזרת אלגוריתם שנקרא Demosaicing (או (Debayering זהו תהליך חישובי שמשחזר את המידע על פי ממוצע של פיקסלים סמוכים.

 דוגמה למיקום פיקסלים לפי צבע:

למשל, הפיקסל P(3,2) מספק מידע רק על כחול. כדי לדעת את הערכים של אדום וירוק, האלגוריתם יבצע ממוצע של פיקסלים סמוכים אדומים וירוקים.

יתרונות וחסרונות – מונוכרום מול צבע

איך לבחור?

• אם הצבע אינו פרמטר קריטי – מצלמה מונוכרומטית תספק ביצועים עדיפים.
• אם נדרש זיהוי צבע, הבחירה היא רק במצלמה צבעונית.

לשאלות נוספות או ייעוץ בבחירת המצלמה המתאימה למערכת שלכם –  צוות המהנדסים של מדיטל כאן בשבילכם.