블러 없이 영상 찍을 수 있는 최대 노출(셔터 스피드) 계산하는 방법
- 머신비전 정보
- 2022. 3. 19.
머신 비전 시스템을 제안할 때 빠르게 이동하는 물체를 촬상 해야 할 때가 있습니다. 그럴 때 최대 노출(셔터 스피드)을 어디까지 늘릴 수 있으며, 카메라 속도는 최소 얼마의 프레임 레이트가 나와야 하는지 계산하는 방법에 대해 소개해 드리도록 하겠습니다.
블러 없이 빠르게 지나가는 물체를 위해서는 총 2개의 값이 필요합니다.
바로 물체의 속도와 픽셀 사이즈 입니다.
테스트 조건을 한 번 만들어 보겠습니다.
테스트 조건
검사 FOV : 20㎜ × 15㎜
검사분해능 : 5㎛ 이상
물체 이동속도 : 80m/min => 1,333,33 ㎜/s
자 이렇게 조건을 만들었으니 카메라를 선정해 보겠습니다.
카메라 해상도 정하는 방법
검사 분해능과 FOV를 보고 카메라 해상도를 구할 수 있습니다.
FOV ÷ 분해능 = 해상도
공식에 값을 대입해 보겠습니다.
20㎜ ÷ 0.005㎜ (5㎛) = 4,000px
가로 해상도 4,000px 인 카메라 선정이 필요합니다.
4000 x 3000 해상도를 가진 12MP(IMX 253) 카메라를 선택하겠습니다.
아래와 같이 렌즈 배율도 구할 수 있습니다.
렌즈 배율 구하는 방법
셀사이즈 3.45㎛ ÷ 검사 분해능 5㎛ = 0.69 (렌즈 배율)
그럼 이제 블러가 되지 않는 최대 노출값을 구해보겠습니다.
블러 되지 않는 최대 노출값 구하는 방법
공식은 아래와 같은데요. 총 2가지 공식이 있습니다.
첫 번째 공식은 라인 스캔 카메라 사용 시 라인 레이트와 최대 노출값을 한 번에 구하는 공식입니다.
라인 스캔 공식 1 : 1초 ÷ 필요 라인 레이트 (속도 ÷ 픽셀 분해능) = 최대 노출값
일반 공식 2 : 픽셀 분해능 ÷ 속도 = 최대 노출값
우리는 간편하게 일반공식 2번 공식으로 하겠습니다.
여기서 중요한 것은 단위를 모두 맞춰줘야 한다는 것입니다.
그럼 대입해 볼까요?
분해능과 거리는 ㎜로 시간은 ㎲로 변환하겠습니다.
0.005㎜ ÷ 0.001333㎜/㎲ = 3.75㎲
계산이 끝났습니다. 분속 80미터로 흐르는 물체는 12메가 카메라 사용했을 때 3.75㎲ 노출로 촬상 해야 합니다.
3.75㎲에서 이미지 밝기가 나오지 않는다면, 조명의 광량을 높이거나, 물체의 시간을 줄여야 합니다.
지금까지 빠른 물체를 블러 없이 찍는 방법에 대해 소개해 드렸습니다.
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