HDR (High Dynamic Range)#

HDR (High Dynamic Range)는 이미지의 Brightness and Contrast를 향상시키는 이미징 기술입니다.

HDR 이미지는 이미지 내의 세부 사항을 매우 정확하게 보여주므로 고해상도 이미지 처리에 이상적입니다.

기능 사용#

이미지의 다이내믹 레인지는 표시할 수 있는 가장 밝은 밝기와 가장 어두운 밝기의 비율입니다. 다이내믹 레일지가 넓은 이미지는 장면의 실제 명암비를 매우 잘 포착하므로 어둡고 밝은 부분의 더 많은 세부 사항을 볼 수 있습니다.

HDR을 사용하면 노출이 다른 이미지를 획득하여 더 넓은 다이내믹 레인지를 캡처할 수 있습니다.

카메라 모델에 따라 노출 시간이 다른 이미지를 생성하는 네 가지 방법을 사용하여 HDR 이미지를 생성할 수 있습니다.

• HDR Beyond
• Interleaved HDR
• Quad HDR
• Sequencer를 통한 HDR

HDR Beyond#

일부 카메라 모델은 HDR Beyond를 지원합니다. HDR Beyond 기능을 사용하면 카메라에서 실시간으로 HDR 이미지를 생성할 수 있습니다.

이 기능은 이미지 최적화 기능인 Noise Reduction(노이즈 제거라고도 함) 및 Improved Sharpness를 사용합니다.

인접한 픽셀에 대해 서로 다른 두 가지 Exposure Time을 설정할 수 있습니다. 개별 픽셀의 짧은 노출과 긴 노출은 센서상에서 체스판 패턴으로 발생합니다. 서로 다른 노출은 동시에 종료됩니다.

HDR Beyond를 구성하려면:

1. 파라미터를 원하는 ExposureTimeMode 파라메터 HDRBeyond.
2. 파라미터를 원하는 ExposureTimeSelector 파라메터 Common.
3. 파라미터를 원하는 ExposureTime 파라미터를 원하는 마이크로초 단위의 Exposure Time으로 설정합니다. 이는 두 Exposure Time 중 더 긴 시간입니다.
4. 파라미터를 원하는 BslHDRBeyondRatio 파라미터를 2에서 128 사이의 값(예: 16)으로 설정합니다. 이는 기본값입니다.
   이전에 결정된 Exposure Time을 이 값으로 나누면 두 Exposure Time 중 더 짧은 시간이 됩니다.
5. 필요한 경우 다음을 설정하십시오. BslNoiseReduction 파라미터 및 BslSharpnessEnhancement 파라미터를 사용하여 원하는 노이즈 감소 및 선명도 수준을 지정합니다.

카메라는 각 픽셀 단위 내의 정보를 결합하여 하이 다이내믹 레인지 이미지를 생성합니다.

Interleaved HDR#

일부 카메라 모델은 Interleaved HDR(iHDR)을 지원합니다. iHDR 기능을 사용하면 센서의 짝수 및 홀수 픽셀 라인에 대해 서로 다른 Exposure Time을 설정할 수 있습니다. 예를 들어 1번, 3번, 5번 등의 라인에는 긴 Exposure Time을 지정하고 2번, 4번, 6번 등의 라인에는 단축된 Exposure Time을 지정할 수 있습니다. 서로 다른 노출이 동시에 시작됩니다. 그러면 밝고 어두운 선이 있는 "줄무늬" 이미지가 생성됩니다.

다음 도면은 센서 라인별로 서로 다른 노출을 시각화한 것입니다.

iHDR의 Exposure Time을 설정하려면:

1. 파라미터를 원하는 ExposureTimeMode 파라메터 Individual.
2. 파라미터를 원하는 ExposureTimeSelector 파라메터 Stage 1.
3. 스테이지 1의 Exposure Time을 지정합니다.
   스테이지 1에 지정된 값은 센서의 짝수 픽셀 라인에 적용됩니다.
4. 파라미터를 원하는 ExposureTimeSelector 파라메터 Stage 2.
5. 단계 2의 Exposure Time을 지정합니다.
   단계 2에 지정한 값은 센서의 홀수 픽셀 라인에 적용됩니다.

외부 후처리 프로그램을 사용하여 밝은 라인과 어두운 라인을 결합하여 High Dynamic Range 이미지를 생성합니다.

Quad HDR#

일부 카메라 모델은 Quad HDR(QHDR)을 지원합니다. QHDR 기능을 사용하면 픽셀 단위 내의 픽셀에 대해 개별적인 Exposure Time을 설정할 수 있습니다. 이는 가로 방향 2개, 세로 방향 2개의 픽셀을 포함하는 2×2 픽셀 영역(쿼드 픽셀이라고도 함)입니다.

각 픽셀 단위에 포함된 이 네 개의 픽셀 각각에 대해 짧은 노출과 긴 노출을 설정할 수 있습니다. 서로 다른 노출은 동시에 끝납니다.

이를 통해 획득한 모든 단일 이미지에서 이미지의 어두운 영역과 밝은 영역의 정보를 모두 추출할 수 있습니다.

다음 그림은 픽셀 단위당 서로 다른 노출을 보여줍니다.

QHDR의 Exposure Time을 설정하려면:

1. 파라미터를 원하는 ExposureTimeMode 파라메터 Individual.
2. 파라미터를 원하는 ExposureTimeSelector 파라메터 Stage 1.
3. 단계 1의 Exposure Time을 지정합니다.

4. 다른 단계에 대해 2단계와 3단계를 반복합니다.

   개별 단계는 각 픽셀 단위의 다음 픽셀을 나타냅니다.

   • Stage 1: 지정된 값은 다음 항목에 적용됩니다. 왼쪽 상단 픽셀.
   • Stage 2: 지정된 값은 다음 항목에 적용됩니다. 오른쪽 상단 픽셀.
   • Stage 3: 지정된 값은 다음 항목에 적용됩니다. 왼쪽 하단 픽셀.
   • Stage 4: 지정된 값은 다음 항목에 적용됩니다. 오른쪽 하단 픽셀.

   정보

   Exposure Time 항목의 Specifics 섹션에서 카메라 모델의 최소 및 최대 Exposure Time 값을 확인할 수 있습니다.

외부 후처리 프로그램을 사용하여 각 픽셀 단위 내의 정보를 결합하여 High Dynamic Range 이미지를 생성합니다.

Sequencer를 통한 HDR#

일부 카메라 모델은 Sequencer 기능을 지원합니다. 이 기능을 사용하면 서로 다른 Exposure Time 설정을 정의하고 Sequencer Set에 저장하여 HDR 이미지를 획득할 수 있습니다. 카메라가 이미지를 획득할 때마다 Sequencer가 다음 Set으로 진행하며 차례대로 설정이 적용됩니다.

다음 단계는 ace 및 boost R 카메라에 대해 Sequencer를 구성하는 방법을 요약한 것입니다.

1. Sequencer가 Configuration Mode에 있는지 확인합니다.
2. Sequencer Set에 저장하려는 Exposure Time 설정을 구성합니다. 가장 짧은 Exposure Time부터 시작합니다.
3. Sequencer Set Advance를 구성합니다.
4. Sequencer set을 저장합니다.
5. 사용하려는 모든 set에 대해 2~4단계를 반복합니다.
   이미지 취득 중에 set을 지속적으로 순환하려면, SequencerSetNext 마지막으로 구성한 set의 parameter 값을 첫 번째 set 번호(예: set 0)로 설정합니다.
6. Sequencer 구성 모드를 비활성화합니다.
7. Sequencer를 작동하려면 Sequencer 모드를 활성화합니다.
8. 선택 사항: Burst Mode 기능을 사용하여 트리거 신호를 수신할 때마다 일련의 이미지를 취득하도록 카메라를 구성합니다.

외부 후처리 프로그램을 사용하여 이미지를 결합하고 HDR 이미지를 생성합니다.

• 애플리케이션 예를 제공하는 How to: HDR Imaging with Basler Cameras Using Sequencer Mode and PyPylon 기술 문서도 참조하십시오.
• OpenCV - High Dynamic Range (HDR)도 참조하십시오.

세부 정보#

모든 카메라 모델 보기

샘플 코드#

다음 예제 코드는 HDR Beyond를 지원하는 카메라에 적용됩니다.

// Set the exposure time mode to HDR Beyond
camera.ExposureTimeMode.SetValue(ExposureTimeMode_HDRBeyond);
// Set the exposure time selector to Common
camera.ExposureTimeSelector.SetValue(ExposureTimeSelector_Common);
// Set the exposure time to 1000000 microseconds
camera.ExposureTime.SetValue(1000000.0);
// Set the HDR Beyond ratio to 32
camera.BslHDRBeyondRatio.SetValue(32);
// Optional: Configure noise reduction
camera.NoiseReduction.SetValue(0.2);
// Optional: Configure improved sharpness
camera.SharpnessEnhancement.SetValue(1.0);

INodeMap& nodemap = camera.GetNodeMap();
// Set the exposure time mode to HDR Beyond
CEnumParameter(nodemap, "ExposureTimeMode").SetValue("HDRBeyond");
// Set the exposure time selector to Common
CEnumParameter(nodemap, "ExposureTimeSelector").SetValue("Common");
// Set the exposure time to 1000000 microseconds
CFloatParameter(nodemap, "ExposureTime").SetValue(1000000.0);
// Set the HDR Beyond ratio to 32
CIntegerParameter(nodemap, "BslHDRBeyondRatio").SetValue(32);
// Optional: Configure noise reduction
CFloatParameter(nodemap, "NoiseReduction").SetValue(0.2);
// Optional: Configure improved sharpness
CFloatParameter(nodemap, "SharpnessEnhancement").SetValue(1.0);

// Set the exposure time mode to HDR Beyond
camera.Parameters[PLCamera.ExposureTimeMode].SetValue(PLCamera.ExposureTimeMode.HDRBeyond);
// Set the exposure time selector to Common
camera.Parameters[PLCamera.ExposureTimeSelector].SetValue(PLCamera.ExposureTimeSelector.Common);
// Set the exposure time to 1000000 microseconds
camera.Parameters[PLCamera.ExposureTime].SetValue(1000000.0);
// Set the HDR Beyond ratio to 32
camera.Parameters[PLCamera.BslHDRBeyondRatio].SetValue(32);
// Optional: Configure noise reduction
camera.Parameters[PLCamera.NoiseReduction].SetValue(0.2);
// Optional: Configure improved sharpness
camera.Parameters[PLCamera.SharpnessEnhancement].SetValue(1.0);

/* 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 */
/* Set the exposure time mode to HDR Beyond */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "ExposureTimeMode", "HDRBeyond");
CHECK(errRes);
/* Set the exposure time selector to Common */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "ExposureTimeSelector", "Common");
CHECK(errRes);
/* Set the exposure time to 1000000 microseconds */
errRes = PylonDeviceSetFloatFeature(hdev, "ExposureTime", 1000000.0);
CHECK(errRes);
/* Set the HDR Beyond ratio to 32 */
errRes = PylonDeviceSetIntegerFeature(hdev, "BslHDRBeyondRatio", 32);
CHECK(errRes);
/* Optional: Configure noise reduction */
errRes = PylonDeviceSetFloatFeature(hdev, "NoiseReduction", 0.2);
CHECK(errRes);
/* Optional: Configure improved sharpness */
errRes = PylonDeviceSetFloatFeature(hdev, "SharpnessEnhancement", 1.0);
CHECK(errRes);

# Set the exposure time mode to HDR Beyond
camera.ExposureTimeMode.Value = "HDRBeyond"
# Set the exposure time selector to Common
camera.ExposureTimeSelector.Value = "Common"
# Set the exposure time to 1000000 microseconds
camera.ExposureTime.Value = 1000000.0
# Set the HDR Beyond ratio to 32
camera.BslHDRBeyondRatio.Value = 32
# Optional: Configure noise reduction
camera.NoiseReduction.Value = 0.2
# Optional: Configure improved sharpness
camera.SharpnessEnhancement.Value = 1.0

다음 예제 코드는 interleaved HDR 또는 Quad HDR을 지원하는 카메라에 적용됩니다.

// Set the exposure time mode to Individual
camera.ExposureTimeMode.SetValue(ExposureTimeMode_Individual);
// Select stage 1
camera.ExposureTimeSelector.SetValue(ExposureTimeSelector_Stage1);
// Set the exposure time to 1000 microseconds
camera.ExposureTime.SetValue(1000.0);
// Select stage 2
camera.ExposureTimeSelector.SetValue(ExposureTimeSelector_Stage2);
// Set the exposure time to 1000000 microseconds
camera.ExposureTime.SetValue(1000000.0);

INodeMap& nodemap = camera.GetNodeMap();
// Set the exposure time mode to Individual
CEnumParameter(nodemap, "ExposureTimeMode").SetValue("Individual");
// Select stage 1
CEnumParameter(nodemap, "ExposureTimeSelector").SetValue("Stage1");
// Set the exposure time to 1000 microseconds
CFloatParameter(nodemap, "ExposureTime").SetValue(1000.0);
// Select stage 2
CEnumParameter(nodemap, "ExposureTimeSelector").SetValue("Stage2");
// Set the exposure time to 1000000 microseconds
CFloatParameter(nodemap, "ExposureTime").SetValue(1000000.0);

// Set the exposure time mode to Individual
camera.Parameters[PLCamera.ExposureTimeMode].SetValue(PLCamera.ExposureTimeMode.Individual);
// Select stage 1
camera.Parameters[PLCamera.ExposureTimeSelector].SetValue(PLCamera.ExposureTimeSelector.Stage1);
// Set the exposure time to 1000 microseconds
camera.Parameters[PLCamera.ExposureTime].SetValue(1000.0);
// Select stage 2
camera.Parameters[PLCamera.ExposureTimeSelector].SetValue(PLCamera.ExposureTimeSelector.Stage2);
// Set the exposure time to 1000000 microseconds
camera.Parameters[PLCamera.ExposureTime].SetValue(1000000.0);

/* 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 */
/* Set the exposure time mode to Individual */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "ExposureTimeMode", "Individual");
CHECK(errRes);
/* Select stage 1 */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "ExposureTimeSelector", "Stage1");
CHECK(errRes);
/* Set the exposure time to 1000 microseconds */
errRes = PylonDeviceSetFloatFeature(hdev, "ExposureTime", 1000.0);
CHECK(errRes);
/* Select stage 2 */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "ExposureTimeSelector", "Stage2");
CHECK(errRes);
/* Set the exposure time to 1000000 microseconds */
errRes = PylonDeviceSetFloatFeature(hdev, "ExposureTime", 1000000.0);
CHECK(errRes);

# Set the exposure time mode to Individual
camera.ExposureTimeMode.Value = "Individual"
# Select stage 1
camera.ExposureTimeSelector.Value = "Stage1"
# Set the exposure time to 1000 microseconds
camera.ExposureTime.Value = 1000.0
# Select stage 2
camera.ExposureTimeSelector.Value = "Stage2"
# Set the exposure time to 1000000 microseconds
camera.ExposureTime.Value = 1000000.0

pylon Viewer를 사용하여 파라미터를 손쉽게 설정할 수도 있습니다.