Flat-Field Correction#

Flat-Field Correction (FFC) 相機功能可讓您消除因感光元件像素的光感應差異、以及照明與照明光學系統所造成的影像不均勻現象。

使用此功能#

影像不均勻現象在數位成像中相當常見。這些現象是由感光元件像素的亮度輸出差異，以及光源和照明光學系統的影響所造成。Flat-Field Correction 透過修正原始像素值來將這些不均勻現象減至最低，進而改善影像 Quality 並提升後續分析的效果。

在套用 Flat-Field Correction 之前，相機必須先進行 校正。這包含計算適當的校正資料。藉此，原始像素可以在影像擷取期間得到修正，進而產生更佳的影像。

Flat-Field Correction 功能的實作方式會因相機而異：

• ace 相機
• boost V 相機

Flat-Field Correction 類型#

根據 相機型號，Basler 相機支援 區塊式 (block-based) 和 直欄式 (column-based) Flat-Field Correction。

區塊式 (block-based) Flat-Field Correction 可修正由光響應不均勻性 (PRNU) 以及源自照明與照明光學系統的低頻變異所引起的影像偽影。區塊式 FFC 將感光元件「分割」成由特定數量像素組成的正方形區塊。在校正期間，系統會為每個正方形區塊計算校正資料，然後進行內插並套用到感光元件的每個像素上。

直欄式 (column-based) Flat-Field Correction 可修正由暗電流訊號不均勻性 (DSNU) 與光響應不均勻性 (PRNU) 所引起的影像偽影。針對感光元件的每一個直欄，必須在校正期間計算 DSNU 與 PRNU 的校正值。在影像擷取期間，這些按直欄計算的校正值會套用到原始像素值。

下圖顯示區塊式與直欄式 Flat-Field Correction 的不同原理。

建立校正值 (CV)#

區塊式 Flat-Field Correction： 拍攝一連串明場 (平場) 影像，以偵測光響應不均勻性 (PRNU) 以及例如由燈光或光學系統所引起的低頻偽影。校正值 (CV) 是由相機計算並儲存到相機的快閃記憶體中。

直欄式 Flat-Field Correction： 拍攝一連串暗場影像 (A) 以偵測暗訊號不均勻性 (DSNU) (暗電流雜訊)，並拍攝一連串明場 (平場) 影像 (B) 以偵測光響應不均勻性 (PRNU)。接著必須由使用者計算校正值 (CV) 並儲存到相機的快閃記憶體中。

套用 Flat-Field Correction#

只要啟用 Flat-Field Correction 功能，影像偽影就會被移除。原始像素值 (OV) 會被修正，進而產生改善後的影像 (結果值，RV)。

ace 相機#

根據 您的 ace 2 相機型號，提供 區塊式 (block-based) Flat-Field Correction。

區塊式 Flat-Field Correction#

建立 Flat-Field Correction Set#

此步驟包含校正相機，並將計算出的校正值儲存在稱為 flat-field correction set 的檔案中。若要執行此操作，請使用 pylon Viewer 的 Block-Based Flat-Field Correction 功能。

您可以建立最多 4 個校正集。

啟用 Flat-Field Correction Set#

若要啟用 flat-field correction set：

1. 將 BslFlatFieldCorrectionMode 參數設為 On.

2. 將 BslFlatFieldCorrectionSetIndex 參數設為要使用的設定集索引編號，例如索引編號 2。

   所選的 flat-field correction set 會自動啟用。

boost V 相機#

Basler boost V 相機支援 區塊式 (block-based) Flat-Field Correction 與 直欄式 (column-based) Flat-Field Correction。這兩種校正原理可以結合使用或單獨使用。

區塊式 Flat-Field Correction#

建立 Flat-Field Correction Set#

此步驟涉及校正相機，並將計算出的校正值儲存在稱為flat-field correction set的檔案中。您可以建立最多 16 個校正集。

在開始建立 flat-field correction set 之前，您需要準備以下項目：

• 具有均勻背景的目標物，例如一張白紙

若要建立 flat-field correction set：

1. 將 Width 和 Height 的參數 影像 ROI 設為其最大值。
2. 如果可用，請停用 Decimation 和 Dual ROI 功能。
3. 停用 Binning。
4. 將 Reverse X and Reverse Y 設定為後續運作時所需的狀態。
5. 將感測器均勻照明至 70% 飽和度，例如，透過在相機的整個視野中放置一張白紙。
6. 將 BslFlatFieldCorrectionSelector 參數設為 BlockBased.
7. 將 BslFlatFieldCorrectionMode 參數設為 On.
8. 將 BslFlatFieldCorrectionSetIndex 將參數設定為要建立的集合的所需索引編號，例如 2。
9. 按一下 pylon Viewer 工具列中的 Continuous Shot 按鈕以開始擷取影像。
10. 執行 BslFlatFieldCorrectionSetCreate 命令以建立新的 flat-field correction set。
    系統會擷取並評估一連串的明視野影像。隨後會產生相應的校正資料，並收集在所選的 flat-field correction set 中。

11. 透過執行以下命令將設定儲存到相機的快閃記憶體中： BslFlatFieldCorrectionSetSave 命令。
    如果索引編號為 2 等的 flat-field correction set 已經包含校正資料，這些資料將被覆寫並替換為新的校正值。

    建立的 flat-field correction set 會自動啟用。

啟用 Flat-Field Correction Set#

若要啟用 flat-field correction set：

1. 將 BslFlatFieldCorrectionMode 參數設為 On.
2. 將 BslFlatFieldCorrectionSetIndex 參數設為要使用的設定集索引編號，例如索引編號 2。
3. 執行 BslFlatFieldCorrectionSetLoad 命令。

行式 Flat-Field Correction#

使用 pylon Viewer 計算校正值#

→ 請參閱 pylon Viewer 的 Column-Based Flat-Field Correction 功能。

使用 pylon API 計算校正值#

涉及以下數學參數：

• DMean: 暗視野影像中所有像素的平均灰階值
• GMean：亮場影像中所有像素的平均灰階值
• DSNU_Coeff(x)：暗信號不均勻性 (DSNU) 係數
• PRNU_Coeff(x)：光響應不均勻性 (PRNU) 係數
• UserGD_Offset：使用者定義的全域暗位移

其中 x 為欄索引。

若要計算校正值：

1. 避免感光元件受光（例如在鏡頭上蓋上塑膠蓋），並擷取一系列暗場影像。
2. 將所有擷取影像中所有像素的灰階值加總，並將總和除以像素總數。結果即為暗場影像中所有像素的平均灰階值 (DMean)。
3. 計算每一欄 x 的平均灰階值 (D(x))。
4. 均勻照射感光元件至 70 % 飽和度（例如在相機的整個視野中放置一張白紙），並擷取一系列亮場影像。
5. 將所有擷取影像中所有像素的灰階值加總，並將總和除以像素總數。結果即為亮場影像中所有像素的平均灰階值 (GMean)。
6. 計算每一欄 x 的平均灰階值 (G(x))。
7. 如有必要，請根據您的需求決定全域暗位移值 (UserGD_Offset)。

8. 對於每一欄 x，請按下式計算係數 DSNU_Coeff(x) 與 PRNU_Coeff(x)：

   

9. 使用計算出的值，透過 pylon API 設定對應的相機參數。

   • 欄索引 (x)： BslFlatFieldCorrectionCoeffX
   • DMean： BslFlatFieldCorrectionDMean
   • DSNU_Coeff(x)： BslFlatFieldCorrectionCoeffDSNU
   • PRNU_Coeff(x)： BslFlatFieldCorrectionCoeffPRNU
   • UserGD_Offset： BslFlatFieldCorrectionUserGD

10. 設定完所有欄位的所有校正值後，您可以透過擷取一系列影像來測試 Flat-Field Correction。

11. 如果您對影像 Quality 感到滿意，請透過執行下列指令將設定儲存至相機的快閃記憶體中： BslFlatFieldCorrectionSaveToFlash 命令。

選擇 Flat-Field Correction 類型#

影像 BslFlatFieldCorrectionSelector 允許您選擇要使用的 Flat-Field Correction 類型。您可以將參數設定為下列值：

• BlockBased: 執行基於區塊的 Flat-Field Correction 。
• ColumnBased: 基於列的 Flat-Field Correction 。

啟用或停用 Flat-Field Correction#

若要啟用或停用 Flat-Field Correction，請將 BslFlatFieldCorrectionMode 參數設為下列其中一個值：

• On設為：相機會根據所選的 Flat-Field Correction 類型執行 Flat-Field Correction。

• DSNUOnly：相機僅執行 DSNU 校正。

  資訊

  此 Property 值僅在選擇基時基於列的 Flat-Field Correction 時可用。

• Off （預設）：相機 不會 執行所選的 Flat-Field Correction 類型。

外部連結#

• Flat-Field Correction (Wikipedia)

詳細資料#

顯示所有相機型號

範例程式碼#

區塊式 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()

行式 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);

此範例程式碼僅提供 C++ 語言版本。

您也可以使用 pylon Viewer 來輕鬆設定參數。