HDR (High Dynamic Range)#

HDR (High Dynamic Range) 是一種改善影像 Brightness and Contrast 的成像技術。

HDR 影像能精確顯示影像內的細節，使其成為高解析度影像處理的理想選擇。

使用功能#

影像的動態範圍是指可顯示的最高亮度與最低亮度之間的比例。具有寬動態範圍的影像能完美捕捉場景的實際對比度，因此可以看見暗部與亮部更多的細節。

HDR 透過擷取具有不同 Exposure Time 的影像，能夠捕捉更廣的動態範圍。

根據您的 相機型號，您可以透過以下四種產生不同 Exposure Time 影像的方式來生成 HDR 影像：

• HDR Beyond
• Interleaved HDR
• Quad HDR
• 透過 Sequencer 的 HDR

HDR Beyond#

部分相機型號支援 HDR Beyond。HDR Beyond 功能可讓您在相機中即時生成 HDR 影像。

此功能使用了 Noise Reduction（也稱為「去噪」）和 Improved Sharpness 影像優化技術。

您可以為相鄰像素設定兩種不同的 Exposure Time。個別像素的短曝光和長曝光在感測器上以棋盤格圖案呈現。不同的曝光會同時結束。

若要設定 HDR Beyond：

1. 將相機中的 ExposureTimeMode 參數設為 HDRBeyond.
2. 將相機中的 ExposureTimeSelector 參數設為 Common.
3. 將相機中的 ExposureTime 將參數設為所需的微秒 Exposure Time。這是兩者中較長的 Exposure Time。
4. 將相機中的 BslHDRBeyondRatio 將參數設為 2 到 128 之間的值，例如 16。這是預設值。
   先前決定的 Exposure Time 會除以這個值，從而得出兩者中較短的 Exposure Time。
5. 如有必要，請設定 BslNoiseReduction 參數與 BslSharpnessEnhancement 參數，以指定所需的雜訊抑制與清晰度等級。

相機會結合每個像素單元內的資訊，以產生高動態範圍影像。

Interleaved HDR#

部分相機型號支援 Interleaved HDR (iHDR)。iHDR 功能允許您為感測器的偶數與奇數像素行設定不同的 Exposure Time。例如，您可以為第 1、3、5 行等指定較長的 Exposure Time，並為第 2、4、6 行等指定縮短的 Exposure Time。不同的曝光會同時開始。這會建立一個帶有明暗線條的「條紋」影像。

以下圖面視覺化呈現每個感測器行的不同曝光。

若要為 iHDR 設定 Exposure Time：

1. 將相機中的 ExposureTimeMode 參數設為 Individual.
2. 將相機中的 ExposureTimeSelector 參數設為 Stage 1.
3. 指定第 1 階段的 Exposure Time。
   為第 1 階段指定的值適用於感測器的偶數像素行。
4. 將相機中的 ExposureTimeSelector 參數設為 Stage 2.
5. 指定階段 2 的 Exposure Time。
   為階段 2 指定的值適用於感光元件的 奇數 像素行。

使用外部後處理程式來結合明亮與黑暗的像素行，以產生高動態範圍影像。

Quad HDR#

某些相機型號支援 Quad HDR (QHDR)。QHDR 功能允許您為像素單位內的像素設定個別的 Exposure Time。這些是 2×2 像素的區域（也稱為四像素單位），包含水平方向的兩個像素與垂直方向的兩個像素。

可以為每個像素單位中包含這四個像素中的每一個設定短曝光與長曝光。不同的曝光會同時結束。

透過此功能，您可以在擷取的每一張影像中，萃取影像中黑暗與明亮區域的資訊。

以下圖解說明每個像素單位的不同曝光：

若要為 QHDR 設定 exposure times：

1. 將相機中的 ExposureTimeMode 參數設為 Individual.
2. 將相機中的 ExposureTimeSelector 參數設為 Stage 1.
3. 指定階段 1 的 Exposure Time。

4. 對其他階段重複步驟 2 與 3。

   個別階段分別對應至每個像素單位的下列像素：

   • Stage 1：指定的值適用於 左上角 像素。
   • Stage 2：指定的值適用於 右上角 像素。
   • Stage 3：指定的值適用於 左下角 像素。
   • Stage 4：指定的值適用於 右下角 像素。

   資訊

   您可以在 Exposure Time 主題的 Specifics 區段中找到相機型號的最小與最大 Exposure Time 值。

使用外部後處理程式來結合每個像素單位內的資訊，以產生高動態範圍影像。

透過 Sequencer 實現 HDR#

某些相機型號支援 Sequencer 功能。它可用於透過定義不同的 Exposure Time 設定並將其儲存於 Sequencer 集中來擷取 HDR 影像。每當相機擷取影像時，Sequencer 便會前進至下一個集，並依序套用這些設定。

下列步驟總結了如何為 ace 和 boost R 相機設定 Sequencer：

1. 確保 Sequencer 處於 configuration mode。
2. 設定您想要儲存在 Sequencer 集中的 Exposure Time 設定。從最短的 Exposure Time 開始。
3. 設定 sequencer set advance。
4. 儲存 Sequencer 集。
5. 對您想要使用的所有集重複步驟 2 到 4。
   若要在影像擷取期間連續循環執行您的集，請將 SequencerSetNext 最後一個設定集的參數值設為第一個集的編號，例如集 0。
6. 停用 Sequencer 設定模式。
7. 啟用 Sequencer 模式以操作 Sequencer。
8. 選用：使用 Burst Mode 功能將相機設定為在每次接收到觸發訊號時擷取一系列影像。

使用外部後處理程式來合併影像並產生 HDR 影像。

• 另請參閱提供應用範例的 How to: HDR Imaging with Basler Cameras Using Sequencer Mode and PyPylon 知識文章。
• 另請參閱 OpenCV - High Dynamic Range (HDR)

詳細資料#

顯示所有相機型號

範例程式碼#

以下範例程式碼適用於支援 HDR Beyond 的相機。

// 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

以下範例程式碼適用於支援 interleaved HDR 或 Quad HDR 的相機。

// 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

您也可以 use the pylon Viewer 來輕鬆設定參數。