Embedded vision-systemen zijn sterk afhankelijk van de mogelijkheden van hun systemenlenzen. De optische eigenschappen van de lens, zoals de brandpuntsafstand, het diafragma en het gezichtsveld, bepalen de helderheid, diepte en breedte van het vastgelegde beeld. Deze parameters en sensorgrootte en resolutie hebben rechtstreeks invloed op het vermogen van het systeem om visuele gegevens te analyseren en interpreteren. Het type lens, of het nu autofocus of fixed focus is, heeft dus invloed op de algehele prestaties, vooral in realtime verwerkingsscenario's.
Wat is een lens met vaste focus?
Een lens met vaste focus wordt geleverd met een bepaalde en onveranderlijke brandpuntsafstand. Eenmaal ingesteld, blijft deze focus constant en wordt deze niet aangepast op basis van veranderingen in de scène of de afstand tot het doelobject. Dergelijke lenzen worden tijdens de ontwerp- of productiefase gekalibreerd voor een specifieke toepassing of afstand, waardoor optimale helderheid voor dat aangewezen bereik wordt gegarandeerd.
Lenzen met een vaste focus zijn voordelig in scenario's die consistente en voorspelbare beeldresultaten vereisen. Lenzen met vaste focus bieden bijvoorbeeld stabiliteit en herhaalbaarheid in industriële toepassingen waarbij objecten altijd op een consistente afstand van de camera worden gepresenteerd, zoals kwaliteitscontroles aan een lopende band.
Wat is een autofocuslens?
Een autofocuslens (AF) kan de focus automatisch aanpassen op basis van de scène. In tegenstelling tot lenzen met handmatige scherpstelling, waarvoor een vooraf gedefinieerde scherpstelling vereist is tijdens het ontwerp of de eerste installatie, passen autofocuslenzen zich dynamisch aan om ervoor te zorgen dat het beoogde onderwerp of interessegebied scherp blijft. Dit wordt bereikt door sensoren en algoritmen die het optimale focuspunt detecteren, waardoor de lens de focus in realtime kan aanpassen.
Autofocuslenzen bieden een hoog aanpassingsvermogen en nauwkeurigheid in embedded vision-systemen, variërend van industriële automatisering tot medische apparaten. Ze kunnen zich voortdurend aanpassen om scherpe beelden te leveren, of een assemblagerobot objecten van verschillende groottes en afstanden inspecteert of een medische endoscoop het menselijk lichaam manoeuvreert.
Selectiecriteria voor autofocuslens versus lens met vaste focus
Nabijheid
De afstand tussen de camera en het doel speelt een cruciale rol bij het selecteren van een lens en heeft invloed op de helderheid en precisie van de vastgelegde beelden. Autofocuslenzen hebben de voorkeur voor fluctuerende afstanden, vooral van dichtbij 10 cm tot een eindeloos bereik, waardoor dynamische aanpassingen mogelijk zijn. Een lens met vaste focus is echter beter geschikt voor een bepaalde afstand, waardoor consistente beelden zonder aanpassingen worden gegarandeerd.
Voorbeeld: Voor drones die de gezondheid van gewassen vanaf verschillende hoogten monitoren, is autofocus cruciaal om zich aan te passen aan verschillende hoogten, waardoor scherpe beelden over verschillende topografieën worden gegarandeerd. Aan de andere kant kan een tractor met een op een vaste lens gebaseerde camera-opstelling die het planten van zaden bewaakt, de voorkeur geven aan een vaste focus vanwege de consistentie, waardoor uniforme beelden van het zaaiproces zonder enige variatie worden verkregen.
Diepte van het veld
Scherptediepte (DoF) verwijst naar de afstand van het dichtstbijzijnde tot het verste punt met duidelijke focus. Camera's met autofocuslenzen bieden een grotere velddiepte dan hun tegenhangers met vaste focus. Maar soms kan, afhankelijk van de gebruikssituatie, een cameralens met vaste focus nodig zijn, omdat sommige toepassingen geen grotere velddieptes nodig hebben.
Voorbeeld: Bij echografie kan een grotere scherptediepte een uitgebreider beeld van een orgaan of weefsel opleveren, wat baat zou kunnen hebben bij autofocuslenzen, waardoor artsen een duidelijker totaalbeeld krijgen. Een dermatoscope, die wordt gebruikt voor gedetailleerd huidonderzoek, kan daarentegen een lens met vaste focus gebruiken om elke keer consistente beelden van het huidoppervlak met hoge resolutie te leveren.
Type lichtomstandigheden
Het type lichtomstandigheden heeft, zoals u wellicht al weet, een directe invloed op de helderheid van de foto's. Autofocuslenzen presteren beter bij weinig licht, met enige verfijning om duidelijkheid te bieden. Onder helder verlichte omstandigheden kan een cameralens met vaste focus echter heldere beelden bieden binnen het vooraf ingestelde bereik.
Voorbeeld: Op parkeerterreinen buiten kan de verlichting dramatisch veranderen van overdag zon naar nachtelijk kunstlicht of zelfs schaduwrijke gebieden als gevolg van gebouwen en bomen. Autofocuslenzen kunnen zich aanpassen aan deze lichtverschuivingen, waardoor duidelijke nummerplaataflezingen worden gegarandeerd. Overdekte parkeergarages met overal uniforme LED-verlichting kunnen echter een cameralens met vaste focus gebruiken voor een stabiele beeldkwaliteit.
Tarief van opname
Lenzen met een vaste focus werken doorgaans sneller dan hun tegenhangers met autofocus, omdat er geen focusaanpassingen nodig zijn. Hun ontwerp geeft prioriteit aan snelheid boven aanpassingsvermogen, waardoor ze efficiënt zijn voor bepaalde taken. Als een toepassing dus snelle beeldopname zonder onderbrekingen vereist, is een lens met vaste focus de aanbevolen keuze. Het zorgt voor consistente, snelle beeldvorming zonder de potentiële vertraging van autofocuslensaanpassingen.
Voorbeeld:In binnenomgevingen met veel verkeer, zoals winkels tijdens uitverkoop of vakanties, monitoren kiosken uitgerust met autofocuslenzen de bewegingen en transacties van klanten. Ze passen zich snel aan aan uiteenlopende afstanden en lichtomstandigheden, waardoor een superieure klantenservice wordt gegarandeerd. Omgekeerd worden buitenkiosken geconfronteerd met uitdagingen zoals veranderende weersomstandigheden en gevarieerde lichtniveaus. Hier leggen cameralenzen met een vaste focus en snellere opnamesnelheden documentdetails of transactie-informatie vast. Dit is belangrijk voor het handhaven van consistente prestaties in omstandigheden die minder gecontroleerd zijn dan binnenshuis.
Aanpassingsvermogen
De veelzijdigheid van de cameralens is ook een doorslaggevende factor. Autofocuslenzen presteren beter in scenario's met weinig licht, met wat maatwerk. Cameralenzen met een vaste focus kunnen echter heldere beelden bieden binnen het vooraf ingestelde bereik onder helder verlichte omstandigheden, waar het licht stabiel en overvloedig is.
Voorbeeld: Voor MRI-machines die mogelijk beelden van verschillende lichaamsdelen op verschillende afstanden moeten vastleggen, biedt autofocus aanpassingsvermogen, waardoor heldere beelden worden gegarandeerd, ongeacht de diepte van het doelgebied. Een botdichtheidsscanner, die uniformiteit en consistente beeldparameters vereist, zou daarentegen lenzen met een vaste focus gebruiken om zijn nauwkeurigheid te behouden.