Articulo de referencia

Procesador de imágenes

Nikon EXPEED , un sistema en un chip que incluye un procesador de imagen , un procesador de vídeo , un procesador de señal digital (DSP) y un microcontrolador de 32 bits que con...

Nikon EXPEED , un sistema en un chip que incluye un procesador de imagen , un procesador de vídeo , un procesador de señal digital (DSP) y un microcontrolador de 32 bits que controla el chip.

Un procesador de imágenes , también conocido como motor de procesamiento de imágenes , unidad de procesamiento de imágenes ( IPU ) o procesador de señal de imagen ( ISP ), es un tipo de procesador de medios o procesador de señal digital (DSP) especializado que se utiliza para el procesamiento de imágenes en cámaras digitales u otros dispositivos. [ 1 ] [ 2 ] Los procesadores de imágenes suelen emplear computación paralela, incluso con tecnologías SIMD o MIMD , para aumentar la velocidad y la eficiencia. [ 3 ] El motor de procesamiento de imágenes digitales puede realizar diversas tareas. Para aumentar la integración del sistema en dispositivos embebidos , a menudo se trata de un sistema en un chip con arquitectura de procesador multinúcleo .

Función

Transformación de Bayer

Los fotodiodos empleados en un sensor de imagen son, por naturaleza, insensibles al color: solo pueden registrar tonos de gris . Para obtener color en la imagen, se cubren con diferentes filtros de color: rojo , verde y azul ( RGB ) según el patrón designado por el filtro Bayer . [ 4 ] Dado que cada fotodiodo registra la información de color de un solo píxel de la imagen, sin un procesador de imágenes habría un píxel verde junto a cada píxel rojo y azul.

Este proceso, sin embargo, es bastante complejo e implica diversas operaciones. Su calidad depende en gran medida de la eficacia de los algoritmos aplicados a los datos brutos provenientes del sensor. Los datos procesados ​​matemáticamente se convierten en el archivo fotográfico registrado.

Desmosaico

Como se indicó anteriormente, el procesador de imágenes evalúa los datos de color y brillo de un píxel determinado, los compara con los datos de los píxeles vecinos y luego utiliza un algoritmo de interpolación para producir un valor de color y brillo apropiado para el píxel. [ 5 ] El procesador de imágenes también evalúa la imagen completa para estimar la distribución correcta del contraste . Al ajustar el valor gamma (aumentando o disminuyendo el rango de contraste de los tonos medios de una imagen), las gradaciones tonales sutiles, como en la piel humana o el azul del cielo , se vuelven mucho más realistas.

Reducción de ruido

El ruido es un fenómeno presente en cualquier circuito electrónico . En la fotografía digital, su efecto suele manifestarse como manchas aleatorias de color claramente incorrecto en un área que, por lo demás, presenta un color uniforme. El ruido aumenta con la temperatura y el tiempo de exposición . Al seleccionar valores ISO más altos , la señal electrónica del sensor de imagen se amplifica, lo que a su vez incrementa el nivel de ruido y reduce la relación señal-ruido . El procesador de imagen intenta separar el ruido de la información de la imagen y eliminarlo. Esto puede resultar bastante complejo, ya que la imagen puede contener áreas con texturas finas que, si se tratan como ruido, pueden perder parte de su definición. [ 6 ]

Enfoque de imagen

A medida que se interpolan los valores de color y brillo de cada píxel, se aplica un cierto enfoque a la imagen para corregir cualquier desenfoque que se haya producido. Para preservar la impresión de profundidad , claridad y detalles finos, el procesador de imágenes debe enfocar los bordes y contornos. Por lo tanto, debe detectar los bordes correctamente y reproducirlos de forma fluida y sin un enfoque excesivo. [ 7 ]

Modelos

Los usuarios de procesadores de imágenes utilizan productos estándar de la industria, productos estándar específicos para aplicaciones (ASSP) o incluso circuitos integrados específicos para aplicaciones (ASIC) con nombres comerciales: el de Canon se llama DIGIC , el de Nikon Expeed , el de Olympus TruePic, el de Panasonic Venus Engine y el de Sony Bionz . Se sabe que algunos se basan en los procesadores de imagen/vídeo Fujitsu Milbeaut , Texas Instruments OMAP , Panasonic MN103 , Zoran Coach, Altek Sunny o Sanyo .

Los procesadores con arquitectura ARM y sus motores de procesamiento multimedia NEON SIMD (MPE) se utilizan con frecuencia en teléfonos móviles .

Nombres de marcas de procesadores

  • ATI - Imageon (coprocesador gráfico utilizado en muchos de los primeros teléfonos móviles para ofrecer procesamiento de señal de imagen de la cámara [ 8 ] )
  • Canon - DIGIC (basado en Texas Instruments OMAP ) [ 9 ]
  • Casio - Motor EXILIM
  • Epson - EDiART
  • Fujifilm - Procesador EXR III o X Pro
  • Google - Pixel Visual Core [ 10 ]
  • HTC - ImageSense
  • Intel - IPU [ 11 ]
  • MediaTek - Imagiq
  • Minolta / Konica Minolta - SUPHEED con CxProcess
  • Leica - MAESTRO (basada en Fujitsu Milbeaut ) [ 12 ]
  • Nikon - Expeed (basada en Fujitsu Milbeaut ) [ 13 ]
  • Olympus - TruePic (basado en Panasonic MN103 / MN103S)
  • OPPO - MariSilicon X
  • Panasonic - Motor Venus (basado en Panasonic MN103 / MN103S)
  • Pentax - PRIME (Pentax Real Image Engine) (variantes más recientes basadas en Fujitsu Milbeaut )
  • Qualcomm - Qualcomm Spectra (basado en Qualcomm Snapdragon )
  • Ricoh - Motor GR (GR digital), Motor de imagen suave
  • Samsung - DRIMe (basado en Samsung Exynos )
  • Sanyo - Motor Platinum
  • Sigma - Verdadero
  • Sharp - ProPix
  • Socionext - Familia de proveedores de servicios de Internet Milbeaut - SC2000 (M-10V), SC2002 (M-11S)
  • Sony - Bionz
  • Serie THine - THPcon un kit SDK compatible para el desarrollo de firmware
  • UNISOC - Vivimagic

Velocidad

Con el número cada vez mayor de píxeles en los sensores de imagen, la velocidad del procesador de imagen se vuelve crucial: los fotógrafos no quieren esperar a que el procesador de la cámara termine su trabajo antes de poder seguir disparando; ni siquiera quieren notar que se está realizando algún procesamiento dentro de la cámara. Por lo tanto, los procesadores de imagen deben optimizarse para gestionar más datos en el mismo tiempo o incluso en un tiempo menor.

Software

libcamera es una biblioteca de software que permite utilizar procesadores de señales de imagen para la captura de fotografías.

Véase también

Referencias

  1. PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES E IMÁGENES
  2. Fundamentos del procesamiento de imágenes digitales
  3. Merigot, Alain; Petrosino, Alfredo (1 de diciembre de 2008). "Procesamiento paralelo para el procesamiento de imágenes y vídeo: problemas y desafíos" . Computación paralela . 34 (12): 694–699 . doi : 10.1016/j.parco.2008.09.009 . ISSN 0167-8191 . 
  4. Ben Andrews (8 de mayo de 2025). "El sensor de tu cámara es prácticamente ciego, pero eso podría estar a punto de cambiar" . Digital Camera World . Consultado el 7 de octubre de 2025 .
  5. Chang, Lanlan (marzo de 2006). "Desmosaico de matriz de filtro de color híbrido para supresión efectiva de artefactos" (PDF) . Journal of Electronic Imaging . 15 (1): 013003-1 – 013003-17 . Bibcode : 2006JEI....15a3003C . doi : 10.1117/1.2183325 . Archivado del original (PDF) el 29 de diciembre de 2009.
  6. Fan, Linwei; Zhang, Fan; Fan, Hui; Zhang, Caiming (2019-07-08). "Breve revisión de técnicas de eliminación de ruido en imágenes" . Visual Computing for Industry, Biomedicine, and Art . 2 (1): 7. doi : 10.1186/s42492-019-0016-7 . ISSN 2524-4442 . PMC 7099553. PMID 32240414 .   
  7. Blitzer, Herbert L.; Jacobia, Jack (24 de enero de 2002). Imagen digital forense y fotografía . Academic Press. ISBN 978-0-12-106411-2.
  8. "Productos portátiles" . 11 de marzo de 2006. Archivado del original el 11 de marzo de 2006. Consultado el 14 de septiembre de 2019 .
  9. Interior de la cámara réflex digital Canon Rebel T4i. Archivado el 21/09/2012 en Wayback Machine Chipworks.
  10. Amadeo, Ron (17 de octubre de 2017). "¡Sorpresa! El Pixel 2 esconde un SoC personalizado de Google para el procesamiento de imágenes" . Ars Technica . Consultado el 19 de octubre de 2017 .
  11. "7.8. Controlador del sistema de entrada de la unidad de procesamiento de imágenes Intel 6 (IPU6) — Documentación del kernel de Linux" . docs.kernel.org . Consultado el 30 de agosto de 2024 .
  12. Solución de sistema de procesamiento de imágenes de Fujitsu Microelectronics-Leica para DSLR de gama alta. Archivado el 7 de octubre de 2008 en Wayback Machine.
  13. Milbeaut y EXPEED Archivados el 21/05/2016 en Wayback Machine por Thom