Groothoekcamera's zijn hot in smartphones, auto's, VR en bewaking, voor gemak, kosten of veiligheid. Het omzetten van groothoekinvoer met hoge resolutie in aangename en bruikbare uitvoer met hoge resolutie in realtime is afhankelijk van een holistische oplossing met speciale optica, speciale hardware en aangepaste software.
Recent uitgebrachte telefoons hebben drie camera's, voor de iPhone 11 een groothoeklens, een telelens en een ultragroothoeklens. Dit is hoe makers telefoonfotografie dichter bij professionele fotografie brengen – zelfs met het doel om de menselijke visie te evenaren. Ongetwijfeld is dit gebied nu de belangrijkste onderscheidende factor in smartphones, tot het punt dat makers strijden om positie in alom gerespecteerde ranglijsten. Niet verwonderlijk: tegen het einde van volgend jaar zal naar verwachting 50% van de nieuwe telefoons drie of meer camera's hebben, voor een markt in Azië alleen al meer dan 800 miljoen stuks.
Hiervan zijn ultrabrede camera's vooral belangrijk voor favoriete opnamen van consumenten. Je zult in de specificaties hebben gezien dat ze allemaal bogen op hun brede gezichtsveld (FOV), rond de 120 graden. Merk op dat het gezichtsveld van het menselijk oog ongeveer 135 graden verticaal en 200 graden horizontaal is, dus de telefoonmakers komen dicht bij het nabootsen van onze ogen. Aan de andere kant hebben we onze hersenen om de optica te achterhalen. Telefoonfabrikanten hebben gespecialiseerde optica, software en hardware nodig om hun ultragroothoekopnamen om te zetten in aangename foto's.
Telefoons kunnen niet direct overeenkomen met de instelbare optica van een professionele camera of het menselijk oog, dus moeten ze compenseren door verschillende camera's die geschikt zijn voor verschillende doeleinden. Goede bedieningselementen voor de menselijke interface (zoals op de iPhone 11) bieden een niet-opdringerige manier om te schakelen tussen deze opties voor groothoekopnamen, selfies of groupies.
Waarom is ultrabrede beeldvorming zo belangrijk? Het is duidelijk dat je prachtige landschapsfoto's kunt maken, het soort beelden dat je direct kunt zien (je ogen zijn veel beter dan de meeste camera's bij ultragroothoek). Iets minder duidelijk zijn ze ook erg goed voor close-in groupie-opnamen – het is niet nodig om mensen samen te knijpen zodat iedereen in het frame past.
Maar als je een kleine sensor en een brede- hoeklens voor een breed gezichtsveld, is het onbewerkte beeld sterk vervormd. Rechte lijnen zijn gebogen en de lichamen en gezichten van mensen zijn vervormd, niet precies wat je wilt zien in een selfie of groupie. Het oplossen van deze vervorming moet snel gebeuren, in de orde van milliseconden, dus de correctie is in feite realtime terwijl u naar de afbeelding kijkt.
Het moet ook adaptief zijn. Bij standaard dewarping voor een afbeelding met een breed gezichtsveld, kan een groot deel van het invoerveld verloren gaan door bijsnijden, waardoor het oorspronkelijke doel teniet wordt gedaan. Een intelligentere adaptieve benadering zou het volledige gezichtsveld moeten behouden en tegelijkertijd de rechte lijnen en verhoudingen van lichamen en gezichten moeten corrigeren. Dit is niet via één “super” algoritme. Dit kan worden bereikt door intelligente toepassing van verschillende algoritmen op verschillende delen van de scène. Dit is iets waarop een OEM zou kunnen differentiëren, gezien de mogelijkheid om dergelijke correcties selectief toe te passen.
Terwijl telefooncamera's het volume domineren, heeft ultrabrede beeldvorming andere en meer praktische toepassingen. Veel toepassingen, zoals beeldvormingssystemen voor auto's en vacuümrobots, willen een zo breed mogelijk zicht en tegelijkertijd de kosten laag houden. Vooral in auto's is het essentieel om een zo breed mogelijk beeld te verzamelen, zelfs een volledig 360o-beeld met slechts twee camera's – u wilt die voetganger die van het trottoir stapt niet missen. De snelheid van correctie is echter van cruciaal belang. Voor deze toepassingen kunnen een paar ultrabrede camera's die dit soort gecorrigeerde beeldvorming voor stroomafwaartse objectdetectie bieden, de ideale oplossing zijn.
VR/AR is een andere voor de hand liggende toepassing waarbij u liever een gezichtsveld van het menselijk oog wilt dan een beperkt gezichtsveld van de camera. Maar latentie via de software moet verwaarloosbaar zijn, aangezien bekend is dat lange latenties bijdragen aan bewegingsziekte.
CEVA biedt samen met Immervision een hardware-onafhankelijke softwareoplossing met hoge resolutie en hoge framesnelheid met realtime respons voor adaptieve dewarp en een power-geoptimaliseerde versie voor CEVA vision DSP's. U kunt hier meer informatie vinden.
Ben Weiss
Vision Expert, Customer Solutions, CEVA
