Flat-Field Correction#

Flat-Field Correction (FFC) camera feature를 사용하면 센서 픽셀의 광 감도 차이, 조명 및 조명 광학계로 인해 이미지에 발생하는 불균일성을 제거할 수 있습니다.

기능 사용#

이미지의 불균일성은 디지털 이미징에서 흔히 발생하는 현상입니다. 이는 센서 픽셀의 밝기 출력 편차와 광원 및 조명 광학계의 영향으로 인해 발생합니다. Flat-field correction은 원래 픽셀 값을 보정하여 이러한 불균일성을 최소화하고, 이를 통해 이미지 Quality 및 후속 분석을 향상시킵니다.

Flat-field correction을 적용하려면 먼저 카메라를 보정(Calibrated)해야 합니다. 여기에는 적절한 보정 데이터를 계산하는 과정이 포함됩니다. 이를 통해 이미지 취득 중에 원래 픽셀을 보정하여 향상된 이미지를 얻을 수 있습니다.

Flat-Field Correction 기능의 구현 방식은 카메라에 따라 다릅니다.

• ace 카메라
• boost V 카메라

Flat-Field Correction 유형#

카메라 모델에 따라 Basler 카메라는 블록 기반(block-based) 및 열 기반(column-based) flat-field correction을 지원합니다.

블록 기반(Block-based) flat-field correction은 PRNU(Photo Response Non-Uniformity) 및 조명과 조명 광학계에서 기인하는 저주파 변동으로 인해 발생하는 이미지 아티팩트를 보정합니다. 블록 기반 FFC는 센서를 일정한 수의 픽셀로 구성된 사각형 블록으로 "분할"합니다. 보정 과정에서 각 사각형 블록에 대한 보정 데이터가 계산되며, 이는 보간되어 센서의 각 픽셀에 적용됩니다.

열 기반(Column-based) flat-field correction은 DSNU(Dark Signal Non-Uniformity) 및 PRNU(Photo Response Non-Uniformity)로 인해 발생하는 이미지 아티팩트를 보정합니다. 센서의 각 열에 대해 DSNU와 PRNU 모두에 대한 보정 값을 보정 중에 계산해야 합니다. 이미지 취득 중에 이러한 열 단위 보정 값이 원래 픽셀 값에 적용됩니다.

다음 도면은 블록 기반 및 열 기반 flat-field correction의 서로 다른 원리를 보여줍니다.

보정값(CV) 생성#

블록 기반 flat-field correction: 조명 또는 광학계 등으로 인해 발생하는 PRNU 및 저주파 아티팩트를 감지하기 위해 일련의 명시야(flat field) 이미지를 촬영합니다. 보정 값(CV)은 카메라에서 직접 계산되어 카메라의 플래시 Memory에 저장됩니다.

열 기반 flat-field correction: DSNU(암전류 노이즈)를 감지하기 위해 일련의 암시야 이미지를 촬영하고(A), PRNU를 감지하기 위해 일련의 명시야(flat field) 이미지를 촬영합니다(B). 그런 다음 보정 값(CV)을 사용자가 직접 계산하여 카메라의 플래시 Memory에 저장해야 합니다.

Flat-Field Correction 적용#

flat-field correction 기능이 활성화되어 있으면 이미지 아티팩트가 제거됩니다. 원래 픽셀 값(OV)이 보정되어 향상된 이미지(결과 값, RV)가 생성됩니다.

ace 카메라#

사용 중인 ace 2 카메라 모델에 따라 블록 기반 flat-field correction을 사용할 수 있습니다.

블록 기반 Flat-Field Correction#

Flat-Field Correction Set 생성하기#

이 단계에서는 카메라를 보정하고 계산된 보정 값을 flat-field correction set이라는 파일에 저장합니다. 이렇게 하려면 pylon Viewer의 Block-Based Flat-Field Correction 기능을 사용하십시오.

보정 세트는 최대 4개까지 생성할 수 있습니다.

Flat-Field Correction Set 활성화하기#

flat-field correction set을 활성화하려면:

1. 파라미터를 원하는 BslFlatFieldCorrectionMode 파라메터 On.

2. 파라미터를 원하는 BslFlatFieldCorrectionSetIndex 파라미터를 사용할 세트의 인덱스 번호(예: 인덱스 번호 2)로 설정합니다.

   선택한 flat-field correction set이 자동으로 활성화됩니다.

boost V 카메라#

Basler boost V 카메라는 블록 기반 flat-field correction과 열 기반 flat-field correction을 지원합니다. 이 두 가지 보정 원리를 결합하거나 개별적으로 사용할 수 있습니다.

블록 기반 Flat-Field Correction#

Flat-Field Correction Set 생성하기#

이 단계에서는 카메라를 보정하고 계산된 보정 값을 Flat-Field Correction 세트라는 파일에 저장합니다. 보정 세트는 최대 16개까지 생성할 수 있습니다.

Flat-Field Correction 세트를 생성하기 전에 다음 항목이 필요합니다.

• 균일한 배경이 있는 타겟(예: 흰색 종이)

Flat-Field Correction 세트를 생성하려면 다음을 수행하십시오.

1. 파라미터를 원하는 Width 및 Height 파라미터 이미지 ROI 최대값으로 설정합니다.
2. 사용 가능한 경우 Decimation 및 Dual ROI 기능을 비활성화합니다.
3. Binning을 비활성화합니다.
4. 추후 작동 시와 동일하게 Reverse X and Reverse Y를 설정합니다.
5. 카메라의 전체 시야각에 흰색 종이를 놓는 등의 방식으로 센서를 70% 포화도까지 균일하게 조명합니다.
6. 파라미터를 원하는 BslFlatFieldCorrectionSelector 파라메터 BlockBased.
7. 파라미터를 원하는 BslFlatFieldCorrectionMode 파라메터 On.
8. 파라미터를 원하는 BslFlatFieldCorrectionSetIndex 파라미터를 생성할 세트의 원하는 인덱스 번호(예: 2)로 설정합니다.
9. 이미지 획득을 시작하려면 pylon Viewer의 툴바에서 Continuous Shot 버튼을 클릭합니다.
10. 다음을 실행합니다. BslFlatFieldCorrectionSetCreate 새로운 Flat-Field Correction 세트를 생성하는 명령어입니다.
    일련의 밝은 이미지가 획득되고 평가됩니다. 결과 보정 데이터가 생성되어 선택한 Flat-Field Correction 세트에 수집됩니다.

11. 명령을 실행하여 설정을 카메라의 플래시 메모리에 저장합니다. BslFlatFieldCorrectionSetSave command.
    예를 들어 인덱스 번호 2인 Flat-Field Correction 세트에 이미 보정 데이터가 포함되어 있는 경우, 이 데이터는 덮어쓰여지고 새로운 보정 값으로 교체됩니다.

    생성된 Flat-Field Correction 세트가 자동으로 활성화됩니다.

Flat-Field Correction Set 활성화하기#

flat-field correction set을 활성화하려면:

1. 파라미터를 원하는 BslFlatFieldCorrectionMode 파라메터 On.
2. 파라미터를 원하는 BslFlatFieldCorrectionSetIndex 파라미터를 사용할 세트의 인덱스 번호(예: 인덱스 번호 2)로 설정합니다.
3. 다음을 실행합니다. BslFlatFieldCorrectionSetLoad command.

열 기반 Flat-Field Correction#

pylon Viewer를 사용하여 보정 값 계산하기#

→ pylon Viewer의 Column-Based Flat-Field Correction 기능을 참조하십시오.

pylon API를 사용하여 보정 값 계산하기#

다음과 같은 수학적 파라미터가 관련됩니다.

• DMean: 암전류 이미지 내 모든 픽셀의 평균 회조 값
• GMean: 명시야(bright field) 이미지의 모든 픽셀에 대한 평균 회조 값입니다.
• DSNU_Coeff(x): DSNU(Dark Signal Non-Uniformity) 계수
• PRNU_Coeff(x): PRNU(Photo Response Non-Uniformity) 계수
• UserGD_Offset: 사용자가 정의한 글로벌 다크 오프셋

여기서 x는 열(column) 인덱스입니다.

보정 값을 계산하는 방법:

1. 렌즈에 플라스틱 캡을 씌우는 등 센서를 빛으로부터 보호하고 일련의 암시야 이미지를 획득합니다.
2. 획득한 모든 이미지의 모든 픽셀 회조 값을 합산하고 그 합을 총 픽셀 수로 나눕니다. 결과는 암시야 이미지의 모든 픽셀에 대한 평균 회조 값(DMean)입니다.
3. 각 열 x에 대한 평균 회조 값을 계산합니다(D(x)).
4. 카메라의 전체 시야(field of view)에 흰색 종이를 놓는 등 센서를 70% 포화 상태까지 균일하게 조명하고 일련의 명시야 이미지를 획득합니다.
5. 획득한 모든 이미지의 모든 픽셀 회조 값을 합산하고 그 합을 총 픽셀 수로 나눕니다. 결과는 명시야 이미지의 모든 픽셀에 대한 평균 회조 값(GMean)입니다.
6. 각 열 x에 대한 평균 회조 값을 계산합니다(G(x)).
7. 필요한 경우 요구사항에 따라 글로벌 다크 오프셋 값을 결정합니다(UserGD_Offset).

8. 각 열 x에 대해 다음과 같이 DSNU_Coeff(x) 및 PRNU_Coeff(x) 계수를 계산합니다.

   

9. pylon API를 통해 계산된 값을 사용하여 해당하는 카메라 파라미터를 설정합니다.

   • 열 인덱스(x): BslFlatFieldCorrectionCoeffX
   • DMean: BslFlatFieldCorrectionDMean
   • DSNU_Coeff(x): BslFlatFieldCorrectionCoeffDSNU
   • PRNU_Coeff(x): BslFlatFieldCorrectionCoeffPRNU
   • UserGD_Offset: BslFlatFieldCorrectionUserGD

10. 모든 열에 대한 모든 보정 값을 설정한 후 일련의 이미지를 획득하여 Flat-Field Correction을 테스트할 수 있습니다.

11. 이미지 Quality에 만족하는 경우, BslFlatFieldCorrectionSaveToFlash command.

Flat-Field Correction 유형 선택#

The BslFlatFieldCorrectionSelector 사용할 Flat-Field Correction 유형을 선택할 수 있습니다. 파라미터를 다음 값으로 설정할 수 있습니다:

• BlockBased: Block-based Flat-Field Correction 이(가) 수행됩니다.
• ColumnBased: Column-based Flat-Field Correction 이(가) 수행됩니다.

Flat-Field Correction 활성화 또는 비활성화#

Flat-Field Correction을 활성화 또는 비활성화하려면 다음을 설정하십시오. BslFlatFieldCorrectionMode 파라미터를 설정하십시오:

• On: 카메라는 선택한 Flat-Field Correction 유형 에 따라 Flat-Field Correction을 수행합니다.

• DSNUOnly: 카메라는 DSNU correction만 수행합니다.

  정보

  이 파라미터 값은 Column-based Flat-Field Correction을 선택한 경우에만 사용할 수 있습니다.

• Off (기본값): 카메라는 않습니다 선택한 Flat-Field Correction 유형을 수행합니다.

외부 링크#

• Flat-Field Correction (Wikipedia)

세부 정보#

모든 카메라 모델 보기

샘플 코드#

블록 기반 Flat-Field Correction#

// NOTE: Valid for selected ace 2 cameras. Check the "Specifics" section
// Set the flat-field correction mode to On
camera.BslFlatFieldCorrectionMode.SetValue(BslFlatFieldCorrectionMode_On);
// Set the desired index number of the set to be enabled
camera.BslFlatFieldCorrectionSetIndex.SetValue(BslFlatFieldCorrectionSetIndex_1);

// NOTE: Valid for boost V cameras
// Set the type of flat-field correction to Block-Based
camera.BslFlatFieldCorrectionSelector.SetValue(BslFlatFieldCorrectionSelector_BlockBased);
// Set the flat-field correction mode to On
camera.BslFlatFieldCorrectionMode.SetValue(BslFlatFieldCorrectionMode_On);
// Set the desired index number of the set to be created
camera.BslFlatFieldCorrectionSetIndex.SetValue(BslFlatFieldCorrectionSetIndex_1);
// Create new flat-field correction data for the flat-field correction set selected
camera.BslFlatFieldCorrectionSetCreate.Execute();
// Save the correction data to the camera's flash memory
camera.BslFlatFieldCorrectionSetSave.Execute();

INodeMap& nodemap = camera.GetNodeMap();
// NOTE: Valid for selected ace 2 cameras. Check the "Specifics" section
// Set the flat-field correction mode to On
CEnumParameter(nodemap, "BslFlatFieldCorrectionMode").SetValue("On");
// Set the desired index number of the set to be enabled
CEnumParameter(nodemap, "BslFlatFieldCorrectionSetIndex").SetValue("");

// NOTE: Valid for boost V cameras
// Set the type of flat-field correction to Block-Based
CEnumParameter(nodemap, "BslFlatFieldCorrectionSelector").SetValue("BlockBased");
// Set the flat-field correction mode to On
CEnumParameter(nodemap, "BslFlatFieldCorrectionMode").SetValue("On");
// Set the desired index number of the set to be created
CEnumParameter(nodemap, "BslFlatFieldCorrectionSetIndex").SetValue("");
// Create new flat-field correction data for the flat-field correction set selected
CCommandParameter(nodemap, "BslFlatFieldCorrectionSetCreate").Execute();
// Save the correction data to the camera's flash memory
CCommandParameter(nodemap, "BslFlatFieldCorrectionSetSave").Execute();

// NOTE: Valid for selected ace 2 cameras. Check the "Specifics" section
// Set the flat-field correction mode to On
camera.Parameters[PLCamera.BslFlatFieldCorrectionMode].SetValue(PLCamera.BslFlatFieldCorrectionMode.On);
// Set the desired index number of the set to be enabled
camera.Parameters[PLCamera.BslFlatFieldCorrectionSetIndex].SetValue(PLCamera.BslFlatFieldCorrectionSetIndex.);

// NOTE: Valid for boost V cameras
// Set the type of flat-field correction to Block-Based
camera.Parameters[PLCamera.BslFlatFieldCorrectionSelector].SetValue(PLCamera.BslFlatFieldCorrectionSelector.BlockBased);
// Set the flat-field correction mode to On
camera.Parameters[PLCamera.BslFlatFieldCorrectionMode].SetValue(PLCamera.BslFlatFieldCorrectionMode.On);
// Set the desired index number of the set to be created
camera.Parameters[PLCamera.BslFlatFieldCorrectionSetIndex].SetValue(PLCamera.BslFlatFieldCorrectionSetIndex.);
// Create new flat-field correction data for the flat-field correction set selected
camera.Parameters[PLCamera.BslFlatFieldCorrectionSetCreate].Execute();
// Save the correction data to the camera's flash memory
camera.Parameters[PLCamera.BslFlatFieldCorrectionSetSave].Execute();

/* Macro to check for errors */
#define CHECK(errc) if (GENAPI_E_OK != errc) printErrorAndExit(errc)
GENAPIC_RESULT errRes = GENAPI_E_OK;  /* Return value of pylon methods */
/* NOTE: Valid for selected ace 2 cameras. Check the "Specifics" section */
/* Set the flat-field correction mode to On */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "BslFlatFieldCorrectionMode", "On");
CHECK(errRes);
/* Set the desired index number of the set to be enabled */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "BslFlatFieldCorrectionSetIndex", "");
CHECK(errRes);

/* NOTE: Valid for boost V cameras */
/* Set the type of flat-field correction to Block-Based */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "BslFlatFieldCorrectionSelector", "BlockBased");
CHECK(errRes);
/* Set the flat-field correction mode to On */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "BslFlatFieldCorrectionMode", "On");
CHECK(errRes);
/* Set the desired index number of the set to be created */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "BslFlatFieldCorrectionSetIndex", "");
CHECK(errRes);
/* Create new flat-field correction data for the flat-field correction set selected */
errRes = PylonDeviceExecuteCommandFeature(hdev, "BslFlatFieldCorrectionSetCreate");
CHECK(errRes);
/* Save the correction data to the camera's flash memory */
errRes = PylonDeviceExecuteCommandFeature(hdev, "BslFlatFieldCorrectionSetSave");
CHECK(errRes);

# NOTE: Valid for selected ace 2 cameras. Check the "Specifics" section
# Set the flat-field correction mode to On
camera.BslFlatFieldCorrectionMode.Value = "On"
# Set the desired index number of the set to be enabled
camera.BslFlatFieldCorrectionSetIndex.Value = ""

# NOTE: Valid for boost V cameras
# Set the type of flat-field correction to Block-Based
camera.BslFlatFieldCorrectionSelector.Value = "BlockBased"
# Set the flat-field correction mode to On
camera.BslFlatFieldCorrectionMode.Value = "On"
# Set the desired index number of the set to be created
camera.BslFlatFieldCorrectionSetIndex.Value = ""
# Create new flat-field correction data for the flat-field correction set selected
camera.BslFlatFieldCorrectionSetCreate.Execute()
# Save the correction data to the camera's flash memory
camera.BslFlatFieldCorrectionSetSave.Execute()

열 기반 Flat-Field Correction#

// Example: Set all correction values for all columns
// Dark signal non-uniformity (DSNU) coefficient
// CalculatedDSNU[0..width-1]
// Photo response non-uniformity (PRNU) coefficient
// CalculatedPRNU[0..width-1]
for (x=0; ++x; x<width)
{
    camera.BslFlatFieldCorrectionCoeffX.SetValue(x);
    camera.BslFlatFieldCorrectionCoeffDSNU.SetValue(CalculatedDSNU[x]);
    camera.BslFlatFieldCorrectionCoeffPRNU.SetValue(CalculatedPRNU[x]);
}

// Set the global dark offset value
camera.BslFlatFieldCorrectionUserGD.SetValue(40);

// Save the settings to the camera's flash memory
camera.BslFlatFieldCorrectionSaveToFlash.Execute();

// Set the type of flat-field correction to Column-Based
camera.BslFlatFieldCorrectionSelector.SetValue(BslFlatFieldCorrectionSelector_ColumnBased);

// Set the flat-field correction mode
camera.BslFlatFieldCorrectionMode.SetValue(BslFlatFieldCorrectionMode_On);

이 샘플 코드는 C++ 언어로만 제공됩니다.

pylon Viewer를 사용하여 파라미터를 손쉽게 설정할 수도 있습니다.