Dealing with Strong Ambient Light
What is ambient light to Zivid cameras?
Zivid 카메라는 3D 데이터를 얻기 위해 프로젝터 이외의 광원이 필요하지 않습니다. Zivid 카메라가 포인트 클라우드를 생성하는 데 사용하는 신호는 프로젝터가 생성하는 장면 조도입니다. 외부 주변광에 의해 생성된 장면 조도는 노이즈입니다. 포인트 클라우드 품질은 Signal-to-Noise ratio (SNR)에 따라 크게 달라집니다. 따라서 주변광이 약할수록 노이즈가 낮을수록 포인트 클라우드가 좋아집니다.
참고
럭스 (lx) 단위로 측정되는 조도는 단위 면적당 표면에 입사되는 총 광도입니다. 루멘 (lm) 단위로 측정되는 광도는 단위 시간당 광원에서 방출되는 가시광선의 총량을 측정한 것입니다.
장면의 조도 측정을 기반으로 예상되는 소음 수준을 확인하려면 datasheets 를 참조하십시오.
How to prevent ambient light?
주변광을 처리하는 가장 좋은 방법은 주변광을 제거하는 것입니다. 따라서 Zivid 카메라 주변의 불필요한 광원은 모두 끄십시오. 광원을 제거하는 것이 어렵거나 불가능한 경우 장면 주위에 라이트 배리어를 배치하여 장면에 주변광이 비추는 것을 방지합니다. 차단벽까지는 필요하지 않으며 어두운 커튼이면 충분합니다.
How to mitigate the effect of ambient light?
In cases where it is not reasonable to prevent an external light source from illuminating the scene, follow the guidelines below to minimize its effect.
- 올바른 카메라 선택
Zivid 2+ is more robust to ambient light than Zivid 2 due to the 40% stronger projector.
- General recommendations
좋은 포인트 클라우드를 위한 Get the right exposure.
주변 광원의 Deal with frequency interference.
- Acquisition settings
- Projector Brightness
프로젝터 밝기 설정을 최대로 높여 신호 강도를 높입니다. 이것은 SNR을 증가시킵니다.
- Gain
Gain 설정을 최소 (1.0) 로 줄여 노이즈 영향을 최소화합니다. Gain은 불필요한 신호와 함께 노이즈를 증폭시킵니다.
- Aperture/f-number
depth of focus 를 염두에 두고 조리개/ F-number 설정을 구성하십시오.
- Exposure Time
노출 시간을 늘려 Gain 및 조리개 감소를 보정합니다.
- Sampling::Pixel
Monochrome Capture improves ambient light resiliency due to narrow band; therefore, set
Sampling::PixeltoblueSubsample2x2.
설정을 수동으로 구성하는 방법을 모르는 경우 Getting the Right Exposure for Good Point Clouds 에 대한 튜토리얼을 따라 수행하는 방법을 배우십시오. 그리고 Assisted Mode 을 참고하여 위의 권장 사항과 exposure stops table 를 기준으로 수집 설정을 미세 조정합니다.
- Filters
- Noise Filter
Fine-tune the Noise Removal threshold to the needs of your application. You can use high values to preserve only the high-confidence points. Enable the Noise Suppression filter to suppress the noise from ambient light, but be aware of smoothing effects. If you can’t get enough points, enable the Noise Repair filter. If that is not enough, you can set the Noise Removal threshold low to allow more points. This is necessary when the noise in the point cloud from ambient light is significant.
- Gaussian Smoothing
어플리케이션에 매우 정확한 포인트가 필요하지 않고 매끄러운 표면만 필요한 경우 가우시안 필터를 사용하여 노이즈를 억제하고 포인트를 그리드에 정렬합니다.
- Hole Repair Filter
If you have small regions of missing points due to ambient light, you can use the Hole Repair filter to fill in the points.
- HDR
SNR을 개선하기 위해 유사하거나 동일한 노출로 HDR 획득을 캡처합니다. 이것에 대해 더 읽어보세요. averaging technique.
- Physical setup
카메라를 장면에 더 가깝게 이동합니다. 프로젝터의 광도 (세기) 는 유한합니다. 그러나 장면의 조도는 프로젝터가 장면에 얼마나 가까운지에 따라 다릅니다. 가까울수록 신호는 더 강해지고 주변광의 노이즈는 그대로 유지됩니다.
Going beyond
To show how you can use a 2D image to reveal how and to what extent the ambient light affects the scene, we will demonstrate an experiment.
In front of the camera, we placed a smartphone with the flashlight turned on. Then, we captured an image with the projector on and set it to maximum (brightness = 2.5 for Zivid 2+ and 1.8 for Zivid 2). The remaining exposure settings we configured accordingly to get a high-intensity image while avoiding oversaturation as much as possible. The resulting image shows that the flashlight seems to be the only source of light in the scene other than the projector.
그런 다음 동일한 장면의 다른 이미지를 캡처했지만 이번에는 프로젝터가 꺼진 상태 (밝기 = 0) 입니다. 손실된 노출을 보상하기 위해 게인을 최대값 (16.0) 으로 설정했습니다. 아래로 스크롤하면 이 이미지가 또 다른 광원을 드러내는 것을 볼 수 있습니다! 이 다른 소스는 주로 이미지의 오른쪽 하단 모서리에 영향을 미치고 중앙을 향해 퍼집니다.
이 실험은 2D 캡처를 도구로 활용하여 장면에 대한 주변광의 영향을 표시하고 측정하는 방법을 보여줍니다. 이 정보를 사용하는 방법은 사용자에게 달려 있습니다.
또한 SNR image 를 분석하여 주변광과 장면에 미치는 영향에 대한 추가 정보를 얻을 수 있습니다. 아래 이미지는 정규화된 (0-1) SNR 이미지입니다. 주변광의 영향이 큰 이미지 영역에서는 SNR이 낮습니다. 다만, 소재의 광학적 특성에 따라서도 달라지기 때문에 어두운 스마트폰에서는 낮은 편입니다.
Further reading
다음 심화 주제로 계속 진행합니다. Depalletization - Imaging at Large Distance.