Flat-Field Correction#

Flat-Field Correction （FFC）相機功能可協助您消除因感光元件像素的光敏度差異，以及照明與照明光學元件所導致的影像不均勻現象。

使用功能#

影像中的不均勻現象在數位成像中十分常見。這些現象是由感測器像素的亮度輸出變化，以及光源和照明光學元件的影響所造成的。平場校正透過修正原始像素值，將這些不均勻現象降至最低，從而提升影像品質並改善後續分析結果。

在進行平場校正之前，必須先對相機進行校準。這涉及計算適當的校正資料。藉此，可在影像擷取過程中對原始像素進行校正，從而獲得更優質的影像。

Flat-Field Correction 功能的實作方式因相機型號而異：

• ace 2 雙鏡頭
• boost V 相機

類型Flat-Field Correction#

視相機型號而定，Basler 相機支援基於區塊和基於列的平場校正。

基於區塊的平場校正（FFC）可修正因光電響應不均勻性（PRNU）以及源自照明與照明光學系統的低頻波動所造成的影像瑕疵。基於區塊的 FFC 會將感測器「劃分為」由特定數量的像素組成的正方形區塊。在校準過程中，系統會針對每個正方形區塊計算校正數據，隨後將其進行插值處理，並套用至感測器的每個像素上。

基於列的平場校正可修正由暗訊號不均勻性（DSNU）及光電響應不均勻性（PRNU）所造成的影像瑕疵。對於感測器的每一列，必須在校準過程中分別計算 DSNU 與 PRNU 的校正值。在影像擷取過程中，這些按列計算的校正值會套用至原始像素值上。

下圖展示了基於區塊與基於欄位的平場校正的各種原理。

建立校正值 (CV)#

基於區塊的平場校正：拍攝一系列亮場（平場）影像，以偵測光電響應不均勻性（PRNU）以及由照明或光學元件等因素所造成的低頻雜訊。校正值（CV）由相機計算得出，並儲存至相機的快閃記憶體中。

基於列的平場校正：先拍攝一系列暗場影像（A），以偵測暗訊號不均勻性（DSNU）（暗電流雜訊）；接著拍攝一系列亮場（平場）影像（B），以偵測光電響應不均勻性（PRNU）。隨後，使用者必須計算校正值（CV），並將其儲存至相機的快閃記憶體中。

申請Flat-Field Correction#

只要啟用了平場校正功能，即可去除影像中的雜訊。原始像素值（OV）經過校正後，便會產生品質更佳的影像（校正後值，RV）。

ace 2 雙鏡頭#

視您的 ace 2 相機型號而定，可使用基於區塊的平場校正功能。

基於區塊的 Flat-Field Correction#

建立「Flat-Field Correction 」套組#

Flat-Field Correction此步驟包含校正相機，並將計算出的校正值儲存至稱為「平場校正集」的檔案中。要執行此操作，請使用 pylon Viewer。

您可以建立最多 4 組校正設定。

啟用「Flat-Field Correction 」集#

若要啟用平場校正，請設定：

1. 將相機中的 BslFlatFieldCorrectionMode 參數設為 On.

2. 將相機中的 BslFlatFieldCorrectionSetIndex 將參數設定為要使用的集合的索引號，例如索引號 2。

   所選的平場校正集將自動啟用。

boost V 相機#

Baslerboost V 攝影機支援基於區塊的平場校正及基於列的平場校正。這兩種校正原理可結合使用，亦可分別使用。

基於區塊的 Flat-Field Correction#

建立「Flat-Field Correction 」套組#

此步驟涉及校準相機，並將計算出的校正值儲存至一個稱為「平場校正集」的檔案中。您可以建立最多 16 組校正集。

在開始建立平場校正集之前，您需要準備以下項目：

• 一個背景均勻的目標，例如一張白紙

要建立平場校正集：

1. 將相機中的 Width 進行明確的生命週期管理即呼叫 Height 的參數 影像 ROI 達到其最大值。
2. 停用 Decimation 以及 Dual ROI 功能（如有）。
3. 停用 Binning。
4. 設定 Reverse X and Reverse Y ，如同您為後續操作所做的設定一樣。
5. 請將感光元件均勻地照亮至 70% 飽和度，例如在相機的整個視野內放置一張白紙。
6. 將相機中的 BslFlatFieldCorrectionSelector 參數設為 BlockBased.
7. 將相機中的 BslFlatFieldCorrectionMode 參數設為 On.
8. 將相機中的 BslFlatFieldCorrectionSetIndex 將參數設為要建立的集合的目標索引號，例如 2。
9. 點擊「pylon Viewer 」工具列中的「連續拍攝」按鈕，即可開始進行影像擷取。
10. 執行 BslFlatFieldCorrectionSetCreate 用於建立新的平場校正集的指令。
    系統會擷取並評估一組明亮的影像。隨後生成的校正資料，會被彙整至所選定的平場校正資料集之中。

11. 執行以下指令，將設定儲存至相機的快閃記憶體中： BslFlatFieldCorrectionSetSave 指令。
    如果設定為（例如）索引編號 2 的平場校正已包含校正資料，則這些資料將會被覆寫，並替換為新的校正值。

    所建立的平場校正集會自動啟用。

啟用「Flat-Field Correction 」集#

若要啟用平場校正，請設定：

1. 將相機中的 BslFlatFieldCorrectionMode 參數設為 On.
2. 將相機中的 BslFlatFieldCorrectionSetIndex 將參數設定為要使用的集合的索引號，例如索引號 2。
3. 執行 BslFlatFieldCorrectionSetLoad 指令。

基於欄的 Flat-Field Correction#

使用pylon Viewer#

Flat-Field Correction→請參閱 pylon Viewer。

使用pylon API#

涉及以下數學參數：

• DMean：暗場影像中所有像素的平均灰階值
• GMean：明場影像中所有像素的平均灰階值
• DSNU_Coeff(x)：暗訊號不均勻性（DSNU）係數
• PRNU_Coeff(x)：光響應不均勻性（PRNU）係數
• UserGD_Offset：使用者自訂的全域暗部偏移量

其中 x 為欄位索引。

要計算校正值：

1. 請將感測器隔絕於光線之外（例如在鏡頭上套上塑膠蓋），並拍攝一組暗場影像。
2. 將所有已擷取影像中所有像素的灰度值相加，再將總和除以像素總數。所得結果即為暗場影像中所有像素的平均灰度值（DMean）。
3. 計算每列 x 的平均灰階值（D(x)）。
4. 將感光元件均勻地照亮至 70% 飽和度，例如在相機的整個視野內放置一張白紙，並拍攝一組明亮的影像。
5. 將所有已擷取影像中所有像素的灰階值相加，並將總和除以像素總數。所得結果即為明場影像中所有像素的平均灰階值（GMean）。
6. 計算每欄 x 的平均灰階值 (G(x))。
7. 如有必要，請根據您的需求設定一個全域暗偏移值（UserGD_Offset）。

8. 對於每一欄 x，請按以下方式計算係數DSNU_Coeff(x)和PRNU_Coeff(x)：

   

9. 請使用計算出的數值，透過pylon API 設定相應的相機參數。

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

10. 在為所有欄位設定完所有校正值後，您可以透過拍攝一系列影像來測試平場校正。

11. 如果您對影像品質感到滿意，請執行以下操作，將設定儲存至相機的快閃記憶體中： BslFlatFieldCorrectionSaveToFlash 指令。

選擇Flat-Field Correction 類型#

當 BslFlatFieldCorrectionSelector 可讓您選擇要使用的平場校正類型。您可以將此參數設定為以下值：

• BlockBased: 基於區塊的平場校正 執行。
• ColumnBased: 基於欄位的平場校正 執行。

啟用或停用Flat-Field Correction#

若要啟用或停用平場校正，請設定 BslFlatFieldCorrectionMode 參數設定為以下值之一：

• On: 相機會根據以下條件進行平場校正： 平場校正類型 被選中。

• DSNUOnly: 相機的表現 DSNU 僅作更正。

  資訊

  此參數值僅在選擇「基於欄位的平場校正」時才可用。

• Off (預設)：相機會 不 執行所選的平場校正類型。

外部連結#

• 平場校正（維基百科）

詳細資料#

顯示所有相機型號

範例程式碼#

基於區塊的 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()

基於欄的 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 use the pylon Viewer 來輕鬆設定參數。