Tonal Range#

「Tonal Range 」相機功能可讓您手動調整對比度或校正色彩偏移。

若要使用此功能，您必須熟悉色調範圍與影像直方圖的概念。

若要自動調整色調範圍，請使用「Tonal Range Auto」功能。

若要使用線性或 S 曲線函數來調整對比度，請使用 Brightness and Contrast 功能（若可用）。

使用功能#

調整對比度#

若要手動調整對比度：

1. 請確保相機已能拍攝出優質影像，僅剩對比度偏低或色彩偏移等問題。色調範圍調整操作應僅針對影像品質已相當良好的影像進行。
   在優化影像品質時，請依照以下步驟進行。
2. 將相機中的 TonalRangeEnable 參數設為 On.
3. 將相機中的 TonalRangeSelector 參數設為 Sum.
4. 將相機中的 TonalRangeSourceDark 進行明確的生命週期管理即呼叫 TonalRangeTargetDark 將參數傳遞至 暗源與暗標值.
   若暗標靶值為 較低 若大於暗部基準值，對比度便會增加。
5. 將相機中的 TonalRangeSourceBright 進行明確的生命週期管理即呼叫 TonalRangeTargetBright 將參數傳遞至 亮度來源值與目標值.
   如果亮度目標值是 更大 若該值高於亮光源的數值，對比度便會增加。

校正色偏#

若要手動修正色偏：

1. 請確保相機已能拍攝出優質影像，僅剩對比度偏低或色彩偏移等問題。色調範圍調整操作應僅針對影像品質已相當良好的影像進行。
   在優化影像品質時，請依照以下步驟進行。
2. 將相機中的 TonalRangeEnable 參數設為 On.
3. 將相機中的 TonalRangeSelector 參數設為 Red, Green，或 Blue, 視您想要修正的色偏而定。
   範例： 如果您的影像帶有綠色色偏，請將參數設定為 Green.
4. 將相機中的 TonalRangeSourceDark, TonalRangeTargetDark, TonalRangeSourceBright以及 TonalRangeTargetBright 參數至 來源值與目標值 用以將當前直方圖與其他直方圖對齊。

影像優化流程#

若要優化影像品質，請依照以下步驟操作，以避免產生副作用：

1. 請使用 Exposure Time、 Black Level、以及「增益」功能來進行基本的影像優化。請確保影像不會過度飽和。
2. 若您使用的是彩色相機，請透過以下方式調整白平衡： Light Source Preset、Balance White 自動，或 Balance White 功能來調整白平衡。
3. 使用「Tonal Range Auto」和「Tonal Range 」功能，來優化對比度、色彩，或兩者兼具。

運作原理#

要理解色調範圍的操作，最好的方法是觀察影像中色調分佈的圖形化呈現，也就是影像直方圖。

Basler 的pylon Viewer 提供了「直方圖」窗格，在執行色調範圍操作時非常實用。

來源值與目標值#

對比度和色彩調整皆基於同一概念，即把來源值映射到目標值。

為了說明這一點，不妨將來源值視為直方圖中的「錨點」，而目標值則是這些錨點被移動到的位置。

當來源值映射到目標值時，整個直方圖會相應地擴散或拉伸：

暗/亮光源與目標值#

如上所述，要執行色調範圍操作，必須定義兩組來源值與目標值：

• 黑暗 來源值與目標值，位於 較低 直方圖的末端。
  您可以透過 TonalRangeSourceDark 進行明確的生命週期管理即呼叫 TonalRangeTargetDark 參數。
• 明亮 來源值與目標值，位於 上層 直方圖的末端。
  您可以透過 TonalRangeSourceBright 進行明確的生命週期管理即呼叫 TonalRangeTargetBright 參數。

所有來源值和目標值的範圍均可介於 0 至最大像素值之間（例如，若設定為 12位元像素格式，則為 4095）。由於直方圖拉伸與擴散的程度受到限制，因此參數範圍也可能受到限制。

對比度調整（單色與彩色攝影機）#

在所有支援「Tonal Range 」功能的相機上，您都可以使用此功能來調整對比度。

低對比度的影像具有狹窄的色調範圍：

「Tonal Range 」功能可讓您手動擴大色調範圍，從而提高對比度。

要擴展色調範圍，方法是將暗部來源值映射至較低的目标值，將亮部來源值映射至較高的目标值。

這兩組來源值之間的範圍即定義了您的中間調，也就是您認為對影像至關重要的像素值。

若要自動化此流程，請使用「Tonal Range 」的自動功能。

色彩校正（僅限彩色攝影機）#

在支援「Tonal Range 」功能的彩色相機上，您也可以利用此功能來校正色彩偏移。

如果影像中的色彩發生偏移，三個 RGB（紅、綠、藍）直方圖會呈現未對齊的狀態。例如，如果影像帶有紅色偏色，紅色直方圖的顯示位置將會比綠色和藍色直方圖更偏向右側（參見下圖範例）。

「Tonal Range 」功能可讓您手動對齊 RGB 直方圖，從而減少色彩偏移。

您可以透過設定來源與目標值來對齊 RGB 直方圖，使所有直方圖都被拉伸，並移至相似的起點和終點。

若要自動化此流程，請使用「Tonal Range 」的自動功能。

外部連結#

• 光與攝影：曝光與「Tonal Range 」的考量要點（Tuts+）
• 影像直方圖（維基百科）

範例程式碼#

// Enable tonal range adjustments
camera.TonalRangeEnable.SetValue(TonalRangeEnable_On);
// Specify that the summed RGB pixel values are used for tonal range adjustments
camera.TonalRangeSelector.SetValue(TonalRangeSelector_Sum);
// Set the dark source and target values
camera.TonalRangeSourceDark.SetValue(30);
camera.TonalRangeTargetDark.SetValue(0);
// Set the bright source and target values
camera.TonalRangeSourceBright.SetValue(240);
camera.TonalRangeTargetBright.SetValue(255);

INodeMap& nodemap = camera.GetNodeMap();
// Enable tonal range adjustments
CEnumParameter(nodemap, "TonalRangeEnable").SetValue("On");
// Specify that the summed RGB pixel values are used for tonal range adjustments
CEnumParameter(nodemap, "TonalRangeSelector").SetValue("Sum");
// Set the dark source and target values
CIntegerParameter(nodemap, "TonalRangeSourceDark").SetValue(30);
CIntegerParameter(nodemap, "TonalRangeTargetDark").SetValue(0);
// Set the bright source and target values
CIntegerParameter(nodemap, "TonalRangeSourceBright").SetValue(240);
CIntegerParameter(nodemap, "TonalRangeTargetBright").SetValue(255);

// Enable tonal range adjustments
camera.Parameters[PLCamera.TonalRangeEnable].SetValue(PLCamera.TonalRangeEnable.On);
// Specify that the summed RGB pixel values are used for tonal range adjustments
camera.Parameters[PLCamera.TonalRangeSelector].SetValue(PLCamera.TonalRangeSelector.Sum);
// Set the dark source and target values
camera.Parameters[PLCamera.TonalRangeSourceDark].SetValue(30);
camera.Parameters[PLCamera.TonalRangeTargetDark].SetValue(0);
// Set the bright source and target values
camera.Parameters[PLCamera.TonalRangeSourceBright].SetValue(240);
camera.Parameters[PLCamera.TonalRangeTargetBright].SetValue(255);

/* 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 */
/* Enable tonal range adjustments */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "TonalRangeEnable", "On");
CHECK(errRes);
/* Specify that the summed RGB pixel values are used for tonal range adjustments */
errRes = PylonDeviceFeatureFromString(hdev, "TonalRangeSelector", "Sum");
CHECK(errRes);
/* Set the dark source and target values */
errRes = PylonDeviceSetIntegerFeature(hdev, "TonalRangeSourceDark", 30);
CHECK(errRes);
errRes = PylonDeviceSetIntegerFeature(hdev, "TonalRangeTargetDark", 0);
CHECK(errRes);
/* Set the bright source and target values */
errRes = PylonDeviceSetIntegerFeature(hdev, "TonalRangeSourceBright", 240);
CHECK(errRes);
errRes = PylonDeviceSetIntegerFeature(hdev, "TonalRangeTargetBright", 255);
CHECK(errRes);

# Enable tonal range adjustments
camera.TonalRangeEnable.Value = "On"
# Specify that the summed RGB pixel values are used for tonal range adjustments
camera.TonalRangeSelector.Value = "Sum"
# Set the dark source and target values
camera.TonalRangeSourceDark.Value = 30
camera.TonalRangeTargetDark.Value = 0
# Set the bright source and target values
camera.TonalRangeSourceBright.Value = 240
camera.TonalRangeTargetBright.Value = 255

您也可以 use the pylon Viewer 來輕鬆設定參數。