はじめまして！インターンの藤谷です。
今回の記事では、TIER Ⅳ C1・C2 車載用カメラの性能に迫ります。
まず、C1・C2カメラのセットアップについて触れ、次に、実施した性能評価の詳細とその結果を紹介します。性能評価の結果、C1・C2カメラは明るい場所や暗い場所でも安定して高品質な撮影ができることがわかりました。
本製品の商品概要はアールティショップブログでも紹介しています。興味のある方はぜひ本ブログをご確認ください！
ハードウェアとソフトウェアの構成
ハードウェア構成
使用した機材は以下になります。
- Nvidia Jetson AGX Xavier 開発者キット x 1
- デシリアライザキット
- LI-JXAV-MIPI-ADPT-4CAM x 1
- LI-GMSL2-IPX-DESER x 1
- FAW-1233-03 x 1
- GMSL2ケーブル x 1
- TIER Ⅳ 車載 HDR カメラ C1 x 1
- Webカメラ x 1
今回は、Nvidia Jetson AGX Xavier 開発者キットを使用しました。
https://www.nvidia.com/ja-jp/autonomous-machines/embedded-systems/jetson-agx-xavier/
Nvidiaからは、「わずか 100 x 87mm の Jetson AGX Xavier は、ワークステーションの 10 分の 1 のサイズで大きなワークステーションのパフォーマンスを実現します。これは宅配および物流ロボット、工場システム、産業用大型 UAV などの自律マシンに最適です。」と紹介されています。
パワフルなJetson XavierとC1カメラを組み合わせて使うことで、工場、物流、研究などの分野での活躍が期待できそうです！
上の画像のようにハードウェアを接続しました。
加えて、Nvidia Jetson AGX Xavier 開発者キットに、HDMI、USB、LANケーブルなど必要なものを接続しました。
動作環境
ソフトウェアはJetPackというNvidia Jetsonのパッケージとtier4-gmsl-cameraというTier Ⅳカメラ用のドライバを使用しました。
| Software | Version |
| JetPack | 5.1.1 |
| tier4-gmsl-camera | 1.4.3 |
また、本製品はROS 2にも対応しており、実際に動作することを確認しました。
ROS 2、 HumbleのDocker環境を作成し、ROS 2 camera driver (V4L2)を使用して、C1カメラの映像がノード間通信できることを確認しました。詳細を知りたい方は以下のリンクをご参照ください。
TierⅣの公式ドキュメントです。セットアップなどの詳細については以下のリンクをご参照ください。
https://tier4.github.io/edge-auto-docs/ja/getting_started/C1_getting_started_guide_devkit.html
性能評価について
C1カメラの性能を一般的なWebカメラと比較して検証しました。今回は、明るい場所・暗い場所でのカメラ性能の評価、C1カメラのフリッカー（ちらつき）低減機能の性能評価を実施しました。
| C1カメラ | Webカメラ | |
| メーカー | Tier Ⅳ | B社 |
| 型番 | C1-CAM-120 | ー |
| 解像度 | 1920 x 1280 | 最大1920×1080 |
カメラ映像
C1カメラと一般的なWebカメラで、蛍光灯を撮影した動画です。
一般的なWebカメラだとかなり「フリッカー（ちらつき）」が発生しています。
一方、C1カメラだとフリッカーがほとんど発生していないことがわかります。
明るい場所・暗い場所での性能の評価
明るい環境でのカメラ性能の評価をするために、C1カメラと一般的なWebカメラで蛍光灯を撮影し、RGBヒストグラムを作成しました。
Webカメラ
C1カメラ
撮影画像から、一般的なＷebカメラは「白飛び」してしまっていることがわかります。
一方、C1カメラはきれいに撮影することができています。
RGBヒストグラムからは、一般的なWebカメラは、RGBの値が飽和してしまっている領域があり、白飛びしてしまっていることがわかります。
しかし、C1カメラは、すべての領域でRGBの値が飽和せずに写っていることがわかります。
次に、暗闇での撮影性能を調べるために、C1カメラと一般的なWebカメラで、暗闇で同じ環境、画角で撮影しました。
Webカメラは、暗闇の被写体を撮影することは難しいようです。
C1カメラは、暗い環境にも関わらず、被写体をしっかりと撮影できています。
C1カメラは、公式からも暗闇でもしっかりと撮影ができることを紹介されています。
出典元：https://aisan-mobility.com/lineup/c1/
フリッカー（ちらつき）低減機能の性能評価
C1カメラのフリッカー（ちらつき）低減機能の性能評価をする実験をしました。
C1カメラと一般的なWebカメラを使って、蛍光灯の写真を1秒間隔で合わせて50回撮りました。これらの写真から、ピクセルごとの明るさの変化を調べるために、ピクセルごとに標準偏差を計算し、その結果を3Dプロットしました。
Webカメラ
C1カメラ
Webカメラで撮影したものは、標準偏差が大きくなっているところがあり、ちらつきが発生していることがわかります。
一方、C1カメラは、光灯のようなちらつきが発生しやすい被写体に対しても、標準偏差を小さく抑えることができており、ちらつきをかなり低減して撮影ができていることがわかります。
C1カメラと一般的なWebカメラを比べると、C1カメラの方がちらつきを平均約60%抑えることができていました。
もともと車載用として開発されたC1カメラは、信号機のようなLEDライトもフリッカー低減してしっかりと撮影ができるようです。
出典元：https://aisan-mobility.com/lineup/c1/
物体認識
カメラの違いによる物体認識性能の違いを調べるために、C1カメラ、Webカメラを使用してyolov5で物体認識をさせてみました。
Webカメラ
C1カメラ
一般的なWebカメラでは中央に黒っぽいものが映ると後ろの方が白飛びして物体認識ができなくなっています。
一方、C1カメラでは中央に黒っぽい物体が写っても、白飛びせずに後ろの物体に対して物体認識ができています！これはC1カメラが対応している明るさの範囲（ダイナミックレンジ）が広いためです。明るい物体と暗い物体の明るさの差が大きいものが同時に写っても、どちらもきれいに撮影し物体認識することができています。
C1カメラは、公式からも、明るいものと暗いものが同時に映る場面でも綺麗に撮影することが紹介されています。
出典元：https://aisan-mobility.com/lineup/c1/
C1カメラは、明るい環境および暗い環境下でも高品質な撮影性能を持つことがわかりました。
また、蛍光灯などのちらつきや白飛びが問題となる場合においても、C1カメラはこれらを効果的に抑制し、クリアな映像を撮影する能力があることがわかりました。
アールティではこのC1・C2カメラの取り扱いを行っています！
C1・C2カメラについてもっと知りたい方は、ぜひ当ショップのブログをご覧ください。
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