LED-klocka framför kameralins (ytmontering)

[DragonsDen]

Jag vill veta det exakta (med millisekundprecision) tidintervallet mellan två stillbilder som inom loppet av ca en sekund tas med en mobiltelefonkamera. Operativsystemet tillåter inte realtidsprogrammering med sån precision. Kommandot att ta en bild läggs i en kö och verkställs efter hemlig fördröjning som varierar från gång till gång.

Jag funderar därför på att placera en klocka i bildfältet. Då avslöjar ju själva motivet i fotot tidpunkten då det togs. Knappt 20 sekunder in i detta gamla videoklipp finns ett exempel på hur man gjorde i från forna dar:

Några problem är att klockan behöver befinna sig mycket nära linsen, inom en centimeter. Eftersom en kameralins på en mobiltelefon bara har några millimeters diameter, så får inte klockan vara större än några millimeter. Vyn några millimeter framför en viss mobiltelefonkameralins verkar t.ex. vara ca 3x6 millimeter. Dessutom blir bilden mycket oskarp på det avståndet.

Lösningen kunde vara en klocka som består av några LED som blinkar i en binärräknare. 9 LED tillåter ju 512 tidsteg, t.ex. från 1 ms till ½ sekund. Om fotona tas med mindre än ½ sekunds intervall, så kan tidsintervallet mellan dem bestämmas med en precision på 1 ms. Huruvida en LED är tänd eller släckt är lätt att avgöra även på en mycket oskarp bild, särskilt om varje LEDs position är fix i fotot, alltså fast monterad framför kameralinsen.

För att minska storleken på LED-klockan så skulle man kunna använda RGB-LED. Då får man ju 3 st LED på samma yta som 1 st monokrom LED. 3 st RGB-LED kan alltså illustrera en 9-bitars binärräknare. Färgerna borde vara lätta att urskilja från varandra även med dålig skärpa.

Det finns "pico" RGB-LED (t.ex. från Rohm) som är så små som 1 mm, så 3 st sådana borde gott och väl få plats i nedre delen av synfältet nära framför en kameralins. http://uk.farnell.com/rohm/smlp34rgb1w3 ... dp/1973114

En överkurs är att såna LED i bildfältet även skulle kunna signalera tillståndet i annat än en binärräknare, t.ex. sensorer för temperatur eller varför inte avstånd givet av en ultraljudssensor, om man skulle vilja ha sån data som är exakt samtida med att fotot togs, även med en kamera som saknar realtidsprogrammerbar dator.

Två frågor på detta:

1) Verkar konceptet praktiskt görligt?

2) Hur ska jag ordna monteringen av 3 st pyttesmå RGB-LED tätt intill varandra på ett fysiskt interface som jag kan ansluta till en PIC eller vadjagvill?

[sodjan]

Det första jag tänker på är, skärpedjup...
Sen så har man ju en expoeringstid som normalt
inte är på millisekundnivå.

[blueint]

Varför använda mobiltelefon övh till uppgiften?

[v-g]

Tror precis som sodjan att det blir svårt MEN med en LED-stapel har man ju iaf MSB (dvs most significant BIT) detta gör ju att man ser åtminstone den största delen av talet. Möjligen att man mha ljusstyrkan på de övriga kan avgöra om de varit tända under exponeringen och hur lång tid.

Man kunde ju tänka sig en krans runt linsen med kanaler utåt där LED:en ligger denna krans ligger då exakt på ytterkant av linsen och skymmer synfältet minsta möjliga. Denna måste också CNC-fräsas då precisionen är väldigt noggrann.

Fast egentligen är det väl höghastighetskamera man ska ha dock vet jag inte om budgeten tillåter detta. Dessa kräver ju också speciella miljöer och belysning. Det finns ju systemkameror med höghastighetsfoto som kanske kunde fungera?

[DragonsDen]

Skärpedjupet verkar inte vara något problem. Jag kan ju läsa av millimeterstrecken på ett måttband som är mindre än 1 cm framför linsen. Det finns alltså ljusa springor mellan de svarta blaffor som är millimeterstrecken. På motsvarande sätt borde man kunna avläsa färgblafforna från tre millimeterstora RGB-LED på samma avstånd.

Exponeringstiden borde inte vara något problem eftersom mobilkameror och webbkameror har "rolling shutters". Bilden scannas alltså in rad för rad uppifrån och ned. Exponeringstiden för den undre delen av bilden bör vara en bråkdel av hela bildens exponeringstid. Om LED:s ändå hinner slå om under exponeringstiden så kommer övre delen av LED-blaffan att ha en annan färg än den undre delen. Man kan då gå på t.ex. bildens allra understa pixelrads LED-färger för att fastställa tidsskillnaden mellan två foton i följd.

Hur snabbt går förresten en LED från att lysa till att vara släckt och vice versa? Det handlar väl om mikrosekunder? Betydligt mindre än 1 ms hoppas och tror jag.

[sneaky]

Min spontana tanke när du säger att det är ont om plats är fiberoptik. Då får du plötsligt betydligt mer plats att leka med eftersom du kan ha elektroniken helt på sidan om.

[DragonsDen]

Mobilkamera vill jag använda för att det är en billig, liten, snabb, lättprogrammerad dator som är uppkopplad mot hela världen hela tiden. Jag vill ha det portabelt och det enda alternativet jag känner till är UMPC:n Viliv som är betydligt dyrare, flera gånger större och har föga andra användningsområden. Det känns dessutom lättare att skriva ett binärräknarprogram för en PIC än att sätta sig in i realtidsprogrammering i Windows.

Och man skulle kunna använda konceptet på en häghastighetskamera eller systemkamera som saknar programmeringsmöjligheter. Då tänker jag på realtidsinformation i fotot om annat än tidsintervall mellan fotona, t.ex. avstånd till motivet från nån ultraljuds- eller lasermätare.

[v-g]

Vet inte om det hjälper men har för mig att de hackat typ canons systemkameror så man kan koda om dem själva

LED:ar tänds och släcks snabbt ja, du kan kolla i datablad för stig/falltid.

[DragonsDen]

Fiberoptik? Låter ju fantastiskt intressant!
Fill me in, sneaky! Vilka slags fiberoptikkomponenter vore användbara? Jag föreställer mig en smal fibrer som leder ljuset från t.ex. LED.

[sneaky]

Som test hade jag bara köpt mig en sån där billig leksak som ungarna springer omkring med ibland, ett handtag med "kvast" av fiber på som lyser i olika färger. Klipp av i lagom längd och sedan en klutt epoxy på lysdioden för att fästa fibern. Visar det sig att det fungerar så kan man ju gå vidare och titta på mer proffsiga lösningar (om det krävs i ditt fall).

[Andax]

Tänk head-up display, dvs vinkla in ljus i synfältet via en glasbit. Då kan du vinkla in ljuset från lysdioderna med mindre problem av skärpedjup eftersom du kan lägga dessa längre bort från kameran (kanske t.o.m på samma avstånd som det du vill fotografera).

Tidsangivelsen kan ju vara en rad med lysdioder och om du gray-kodar omslagen så blir tidavläsningen robustare. Du kan även kanske få sub-upplösning genom att titta på intensiteten på den bit som slog om under bild-exponeringen.

[blueint]

Greykoda omslag, färgkoda närliggande, använd lins framför som omformar fokuset.

Det går att jailbreaka datortelefonen och skriva egen kod för ARM som gör det du vill med hejdlöst bättre precision än standard operativsystemet förmår.

[PopUnoNkoK]

Vad ska du ha "grejjen" till?

När jag såg den gamla filmen tänkte jag spegel. Men det är nog inte den enklaste, robustaste lösning. Det beror juh lite på hur snygg du vill att bilden ska bli (Hur stor del räknaren får uppta av bildrutan). Ska det bli snyggt tror jag att du behöver tänka på skärpedjupet, ska det bara vara praktiskt så har du säkert rätt i att man kan läsa av en binärräknare trots att den är kraftigt ur fokus.

MVH Peter

[mrfrenzy]

Kanske beagleboard kan vara ett alternativ? Beror lite på hur applikationen ska se ut, men då har du ett helt öppet system där du kan koppla in valfri kamera via usb eller uart.

[DragonsDen]

Graykod är inte sämre än binärkod, så varför inte. Men jag tror, efter att ha tittat på några bilder av snabba förlopp tagna med rolling shutter, inte att exponeringstiden i t.ex. nedre delen av bildfältet är så kort att överslag från tänd till släckt kommer att vara ovanliga.

Hacka kameran misstänker jag antingen presenterar vissa restriktioner trots allt, eller att det i vilket fall kräver en hel del merjobb eftersom det förmodligen är en ganska odokumenterad värld man ger sig in då. Inte lämpligt för min begränsade programmeringserfarenhet, men jag ska be en god vän ta en titt på det där om han har lust.

Optisk fiber känns definitivt värt att pröva. Ytan som lyser (core diameter) är mindre än en LED, ljuset kanske får en mindre spridningsvinkel och dessutom är de så långa att de blir lättare att hantera än en 1x1mm stor LED. Men man skulle vilja ha dem riktade rakt mot linsen, så de kanske måste sticka ut en otymplig bit.

Att vinkla in ljuset vore bra, men det är okänt för mig hur det skulle gå till i den storleksordningen. Hur ska man fästa en millimeterstor spegel i ca 45 graders vinkel framför linsen för att dela in bildfältet i två delar?

Det hela får vara anskrämligt, både i bildkvalitet och i hur utrustningen ser ut. Det vore bra om LED-ljusen inte spiller över på bilden av själva motivet allt för mycket. En skarp avgränsning mellan LED-delen och motivdelen är önskvärd. Det lilla kretskort som "pico"-LED:sen löds fast på, kan väl omsorgsfullt fästas på en transparent tejp som sen omsorgsfullt sätts över linsen. Eller hellre mellan två glasbitar såsom man gör med det man ska titta på i traditionella mikroskop.

Jag kom att tänka på 3D-kameror som introducerats på mobiltelefoner och kanske på renodlade kameror också. Om de båda kamerorna tar bild samtidigt eller om tidsintervallet mellan dem är mycket kort och pålitligt konstant (hårdvarustyrt utanför OS:ets kontroll), så skulle man kunna använda den ena linsen för att fånga motivet och den andra övertäckt av LED för att fånga ljuskoder från samtida sensorer och tidräknare.

Vad man ska ha det till??? Trodde inte det var en fråga som man ofta ställdes på det här forumet... Jag tänkte med hög precision mäta hastigheter på föremål i rörelse. Men realtidsdata i fotografier som koncept kan nog ha massor av tillämpningar. Eftersom det knappast existerar idag, så är det bara svårt att komma på dem. Extern tidangivelse gör det ju möjligt att använda billiga standardiserade leksaker istället för dyra realtidsprogrammerbara specialprodukter. En kamera behöver inte bara avbilda omgivningen, den kan läsa in annan data också, som tillverkaren struntat i att skapa någon dedikerad åtkomstmöjlighet av. I det här fallet helt enkelt som substitut för realtidsprogrammering i Android-telefoner där allt annat jag behöver redan finns färdigt.