最佳化影像 Quality#

本主題說明您可以調整哪些參數，以獲得立體影像和深度影像的最佳 Quality。

諸如 frame rate、Exposure Time 和 gain 等相機參數決定了何時以及如何擷取影像。除此之外，它們對影像 Quality 也有巨大的影響。若要進一步改善深度影像的 Quality，您可以調整多個立體匹配參數。

這兩種參數都可以使用 pylon 3D Viewer 進行設定。這可讓您在各自的影像視窗中立即看到任何設定變更的影響。

相機參數#

若要檢查您所做的變更，請使用 Intensity 影像視窗。

畫面更新率#

可達到的最高 frame rate（以每秒幀數 = fps 為單位）取決於相機的設定以及主機系統的硬體。有多個關鍵因素會影響 frame rate：

照明控制：投影機的工作週期 (duty cycle) 上限為 2.5%。加上最高 5 ms 的 Exposure Time，這限制了影像擷取的速度。
Exposure Time：Exposure Time 會直接影響影像擷取間隔。較短的 Exposure Time 可實現更高的 frame rate，而較長的 Exposure Time 則會降低可能的最高 frame rate。
深度計算： 計算深度影像所需的時間取決於透過以下設定的解析度： BslDepthResolution 參數以及主機系統上可用的處理硬體（CPU 或 GPU）。較高的解析度和較弱的硬體會增加處理時間，因而降低可達到的 frame rate。

frame rate 決定了透過 GigE Vision 介面傳輸多少影像。降低 frame rate 可以顯著降低 Stereo ace 相機和接收主機電腦的網路負載以及運算負載。在許多應用中，可以也應該降低 frame rate，以符合系統的能力，同時仍滿足應用的需求。

Exposure Time and Gain#

Exposure Time 是在影像擷取過程中影像感測器暴露在光線下的時間。它會影響所擷取影像的亮度。Exposure Time 通常在幾毫秒的數量級。如果場景中的光線較少，則需要較長的 Exposure Time。然而，如果場景中的物件或 Stereo ace 相機本身移動，較長的 Exposure Time 可能會導致模糊。

影響影像亮度的第二個參數是增益 (gain)。增益是一個放大倍率因數，可讓您使影像顯得更亮。不過，同時它也會增加影像雜訊。

透過設定 Exposure Time 和 gain，您可以專注於場景中與您的應用相關的部分，例如場景中央的物件。必須避免關注區域內過度曝光，但在與應用無關的場景部分中可以容忍。

一般而言，就影像處理而言，過度曝光比曝光不足更糟糕，因為過度曝光區域中的資訊會因像素飽和過快而遺失。相比之下，曝光不足的區域通常包含足夠的影像處理資訊。因此，最好將參數設定為影像偏暗而不是太亮。

只有在低光源條件下，或者如果您想要縮短 Exposure Time 以避免動態模糊時，才應增加 gain。一般規則是，gain 值應始終盡可能低。

立體匹配參數#

若要檢查您所做的變更，請使用 Point Cloud、Depth Map 和 Confidence 影像視窗。

工作範圍#

首先，您需要考慮應用的工作範圍。透過將 BslDepthMaxDepth 參數設為特定值，將使深度影像中距離更遠的所有像素失效。這是排除應用中不相關場景部分的簡單方法。

同樣地，您可以增加 BslDepthMinDepth 若您確定沒有任何目標物件會比指定的距離更接近 Stereo ace 相機，則可設定此 Property。提高最小深度的好處同時也能縮短計算深度影像所需的時間，進而提高畫面更新率。

延遲#

在某些應用中，計算深度影像的延遲比深度值的 Quality 更重要。在這種情況下，您可以降低 BslDepthResolution parameter 自 Full 設定為 High 或 Low. 較低的深度解析度會在立體匹配之前縮減影像大小。這可以縮短處理時間並顯著提高您可達到的畫面更新率。不過，計算深度影像的畫面更新率始終受限於相機的畫面更新率設定。

如果主機端的傳輸與顯示負載成為瓶頸，您也可以降低 BslIntensityResolution.

如上所述，如果可能的話應提高最小深度，因為這也有助於降低延遲並提高您可達到的畫面更新率。

密度#

密度是用於衡量影像中無效像素數量的指標。密度越高表示無效像素越少。深度影像經常包含無效值，這些值在 pylon 3D Viewer 顯示的深度圖中會呈現黑色。這會發生在場景中超出指定 working range 的部分，以及物件左側的區域。這是因為左側相機是基準相機，且部分背景對於右側相機而言是不可見的。這稱為遮蔽，屬於正常現象。

一般而言，無效像素是不需要的。它們是由於立體匹配方法無法計算深度所造成的。原因有各種不同的可能。我們提供五種不同（且互補）的策略來提高深度影像的密度：

調整影像曝光： 過度曝光的區域不包含足夠的資訊來進行匹配，因此會呈現無效。此外，如果影像雜訊大於場景的紋理，區域也可能會呈現無效。這兩個問題都可以透過調整 Exposure Time 和增益設定來解決，如 Exposure Time and Gain 一節中所述。
利用靜態場景： 如果場景和 Stereo ace 相機在擷取影像期間保持靜止，Basler 建議使用 static 模式（BslDepthStaticScene parameter）。啟用此 Property 後，Stereo ace 相機會在內部收集連續影像並將這些影像平均化以減少雜訊。這使得即使是對紋理微弱的物件也能進行立體匹配。這通常會產生密度高得多的深度影像。
透過投影機改善場景紋理： 在室內環境中導致無效區域最常見的原因之一，是缺乏紋理或存在高度重複的紋理。通常，牆壁和桌子是單色且沒有任何紋理的。其他結構則高度重複。這兩種情況都不利於成功進行立體匹配。如果這些紋理過多或過少的物件和場景部分對應用至關重要，則擷取它們的唯一方法是透過投影機人工新增紋理。
選擇 Illumination Mode： 若要在場景中沒有投影圖案的情況下擷取強度資料，請使用 AlternateActive Illumination Mode。在此模式下，每個影像會執行兩次曝光：一次啟用投影機以進行深度計算，另請外一次用於擷取強度資料。請注意， AlternateActive 會增加延遲。如果只需要視差資料，您可以透過設定來降低延遲 BslIlluminationMode 設定為 AlwaysActive 而不是 AlternateActive. 如此一來，投影機在曝光期間將保持常態啟用。
設定照明： 調整 Illumination 參數 BslIlluminationStrength 和 BslIlluminationMode 以最佳化適合您場景的投影圖案。提高 Illumination Strength 可以改善投影圖案的可見度，尤其是在環境光強烈的場景中。同時，您必須確保不超過工作週期和最大啟動時間。選擇適當的 Illumination Mode 以將投影機與相機曝光同步，以獲得最佳結果。在 AlternateActive Illumination Mode 中，如果環境光很少且沒有投影圖案的影像太暗，請嘗試降低 Illumination Strength 並增加 Exposure Time 以達到更好的影像亮度。

深度偽影#

常見的深度偽影如下：

離群值： 通常是可能出現在 working range 中任何位置的小塊深度值。
幾何誤差： 被判定為不正確但接近真實深度的深度值。

過濾誤差意味著將不正確的深度值設為無效。The BslDepthFill parameter 可以用來對通常由錯誤過濾（error filtering）所造成的小區域進行內插。較高的 fill-in 值會增加可進行內插的區域數量。進行內插的區域大小直接取決於錯誤過濾的分割設定。

Outliers 可以使用 BslDepthSeg parameter 進行過濾。此參數給出了要移除的相連像素的最大數量。所有像素較少的斑塊（patches）都會被設為無效。此大小也用於 BslDepthFill parameter。由此過濾器造成的孔洞通常會進行內插。

降低異常值出現機率的另一種方法，是提高最小置信度，因為置信度代表某個像素並非異常值的機率。

深度值若可能較高 幾何誤差 可透過 BslDepthMaxDepthErr 參數的值。

對於某些應用，深度圖中的表面必須是平滑的。這可透過啟用「平滑」參數來實現。

如果相機影像中包含未在深度影像中重構的高光（鏡面反射），您可以驗證這些高光是否由相機的投影機所產生（例如，只需將投影機關閉即可）。在這種情況下，Basler 建議使用「雙次拍攝」模式。