Flat-Field Correction#

Flat-Field Correction (FFC) camera featureを使用すると、センサーピクセルの光感度の違い、および照明や照明光学系によって引き起こされる画像内の不均一性を除去できます。

機能を使用する#

画像内の不均一性は、デジタルイメージングではよく見られる現象です。これらは、センサーピクセルの輝度出力のばらつきや、光源および照明光学系の影響によって引き起こされます。フラットフィールド補正は、元のピクセル値を補正することでこれらの不均一性を最小限に抑え、画像Qualityとそれに続く解析を向上させます。

フラットフィールド補正を適用する前に、カメラをキャリブレーションする必要があります。これには、適切な補正データの算出が含まれます。これにより、画像取得時に元のピクセルを補正することができ、画質の向上につながります。

Flat-Field Correction機能の実装はカメラによって異なります。

• ace 2カメラ
• boost Vカメラ

Flat-Field Correctionの種類#

カメラモデルに応じて、Baslerカメラはブロックベースおよび列ベースのフラットフィールド補正をサポートしています。

ブロックベースのフラットフィールド補正は、光応答非一様性（PRNU）や、照明および照明光学系に起因する低周波の変動によって引き起こされる画像アーティファクトを補正します。ブロックベースのFFCは、センサーを一定数のピクセルからなる正方形のブロックに「分割」します。キャリブレーション中に、各正方形ブロックの補正データが算出され、それが補間されてセンサーの各ピクセルに適用されます。

列ベースのフラットフィールド補正は、暗電流非一様性（DSNU）および光応答非一様性（PRNU）によって引き起こされる画像アーティファクトを補正します。センサーの各列について、DSNUとPRNUの両方の補正値をキャリブレーション中に算出する必要があります。画像取得中、これらの列ごとの補正値が元のピクセル値に適用されます。

次の図は、ブロックベースおよび列ベースのフラットフィールド補正の異なる原理を示しています。

補正値（CV）の作成#

ブロックベースのフラットフィールド補正： 光応答非一様性（PRNU）や、照明または光学系などに起因する低周波アーティファクトを検出するために、一連の明視野（フラットフィールド）画像が撮影されます。補正値（CV）はカメラによって算出され、カメラのフラッシュMemoryに保存されます。

列ベースのフラットフィールド補正： 暗電流非一様性（DSNU）（暗電流ノイズ）を検出するために一連の暗視野画像が撮影され（A）、光応答非一様性（PRNU）を検出するために一連の明視野（フラットフィールド）画像が撮影されます（B）。その後、補正値（CV）をユーザーが算出してカメラのフラッシュMemoryに保存する必要があります。

Flat-Field Correctionの適用#

フラットフィールド補正機能が有効になっていれば、画像アーティファクトが除去されます。元のピクセル値（OV）が補正され、画像が向上します（結果の値、RV）。

ace 2カメラ#

お使いのace 2カメラモデルに応じて、ブロックベースのフラットフィールド補正が利用可能です。

ブロックベースのFlat-Field Correction#

Flat-Field Correction Setの作成#

このステップには、カメラのキャリブレーションと、算出した補正値をflat-field correction setと呼ばれるファイルに保存することが含まれます。これを行うには、pylon ViewerのBlock-Based Flat-Field Correction機能を使用します。

最大4つの補正セットを作成できます。

Flat-Field Correction Setの有効化#

flat-field correction setを有効にするには：

1. パラメーターを BslFlatFieldCorrectionMode パラメータを On.

2. パラメーターを BslFlatFieldCorrectionSetIndex パラメータを使用するセットのインデックス番号（インデックス番号2など）に設定します。

   選択したflat-field correction setが自動的に有効になります。

boost Vカメラ#

Basler boost Vカメラは、ブロックベースのフラットフィールド補正と列ベースのフラットフィールド補正をサポートしています。これら2つの補正原理は、組み合わせることも、個別に使用することもできます。

ブロックベースのFlat-Field Correction#

Flat-Field Correction Setの作成#

このステップには、カメラのキャリブレーションと、算出した補正値をflat-field correction setと呼ばれるファイルに保存することが含まれます。最大16個の補正セットを作成できます。

Flat-Field Correction セットの作成を開始する前に、以下のアイテムが必要です。

• 均一な背景を持つターゲット（白い紙など）

Flat-Field Correction セットを作成するには：

1. パラメーターを Width および Height のパラメータを 画像ROI 最大値に設定します。
2. 利用可能な場合は、Decimation機能とDual ROI機能を無効にします。
3. Binningを無効にします。
4. 後の操作に合わせてReverse X and Reverse Yを設定します。
5. カメラの視野全体に白い紙を置くなどして、センサーを 70 % の飽和度まで均一に照明します。
6. パラメーターを BslFlatFieldCorrectionSelector パラメータを BlockBased.
7. パラメーターを BslFlatFieldCorrectionMode パラメータを On.
8. パラメーターを BslFlatFieldCorrectionSetIndex 作成するセットの希望するインデックス番号（例：2）にパラメータを設定します。
9. image acquisition を開始するには、pylon Viewer のツールバーにある Continuous Shot ボタンをクリックします。
10. 実行します： BslFlatFieldCorrectionSetCreate コマンドを実行して、新しい Flat-Field Correction セットを作成します。
    一連の明画像が取得され、評価されます。生成された補正データが、選択した Flat-Field Correction セットに収集されます。

11. を実行して、設定をカメラのフラッシュメモリに保存します。 BslFlatFieldCorrectionSetSave コマンド。
    たとえばインデックス番号 2 の Flat-Field Correction セットにすでに補正データが含まれている場合、これらは上書きされ、新しい補正値に置き換えられます。

    作成された Flat-Field Correction セットは自動的に有効になります。

Flat-Field Correction Setの有効化#

flat-field correction setを有効にするには：

1. パラメーターを BslFlatFieldCorrectionMode パラメータを On.
2. パラメーターを BslFlatFieldCorrectionSetIndex パラメータを使用するセットのインデックス番号（インデックス番号2など）に設定します。
3. 実行します： BslFlatFieldCorrectionSetLoad コマンド。

列ベースのFlat-Field Correction#

pylon Viewer を使用した補正値の計算#

→ pylon ViewerのColumn-Based Flat-Field Correction機能を参照してください。

pylon API を使用した補正値の計算#

以下の数学的パラメータが関係します。

• DMean: 暗視野画像内のすべてのピクセルの平均グレー値
• GMean: 明視野画像内のすべてのピクセルの平均グレー値
• DSNU_Coeff(x): 暗電流不均一性（DSNU）係数
• PRNU_Coeff(x): 光応答不均一性（PRNU）係数
• UserGD_Offset: ユーザー定義のグローバルダークオフセット

ここで、xは列インデックスです。

補正値を計算するには：

1. レンズにプラスチックキャップを取り付けるなどしてセンサーを光から保護し、一連のダーク画像を取得します。
2. 取得したすべての画像内の全ピクセルのグレー値を足し合わせ、その合計をピクセルの総数で除算します。結果は、ダーク画像内の全ピクセルの平均グレー値（DMean）となります。
3. 各列 x の平均グレー値を計算します（D(x)）。
4. カメラの視野全体に白い紙を置くなどして、センサーを70%の飽和度まで均一に照明し、一連のブライト画像を取得します。
5. 取得したすべての画像内の全ピクセルのグレー値を足し合わせ、その合計をピクセルの総数で除算します。結果は、ブライト画像内の全ピクセルの平均グレー値（GMean）となります。
6. 各列 x の平均グレー値を計算します（G(x)）。
7. 必要に応じて、要件に合わせたグローバルダークオフセット値を決定します（UserGD_Offset）。

8. 各列 x について、係数 DSNU_Coeff(x) および PRNU_Coeff(x) を次のように計算します：

   

9. 計算された値を使用して、pylon APIを介して対応するカメラパラメータを設定します。

   • 列インデックス (x): BslFlatFieldCorrectionCoeffX
   • DMean: BslFlatFieldCorrectionDMean
   • DSNU_Coeff(x): BslFlatFieldCorrectionCoeffDSNU
   • PRNU_Coeff(x): BslFlatFieldCorrectionCoeffPRNU
   • UserGD_Offset: BslFlatFieldCorrectionUserGD

10. すべての列のすべての補正値を設定した後、一連の画像を取得してFlat-Field Correctionをテストできます。

11. 画質に満足したら、以下を実行して設定をカメラのフラッシュメモリに保存します BslFlatFieldCorrectionSaveToFlash コマンド。

Flat-Field Correctionのタイプの選択#

イメージ BslFlatFieldCorrectionSelector を使用すると、使用するFlat-Field Correctionの種類を選択できます。パラメータには次の値を設定できます：

• BlockBased: ブロックベースのFlat-Field Correction が実行されます。
• ColumnBased: 列ベースのFlat-Field Correction が実行されます。

Flat-Field Correctionの有効化または無効化#

Flat-Field Correctionを有効または無効にするには、 BslFlatFieldCorrectionMode パラメーターを次のいずれかの値に設定します。

• On: カメラは以下に応じてFlat-Field Correctionを実行します Flat-Field Correction のタイプ 選択されました。

• DSNUOnly: カメラが実行するのは DSNU 補正のみです。

  情報

  このパラメータ値は、列ベースの Flat-Field Correction を選択した場合にのみ使用できます。

• Off (デフォルト): カメラが実行する 行いません のは、選択した Flat-Field Correction タイプです。

外部リンク#

• Flat-Field Correction (Wikipedia)

特性#

すべてのカメラモデルを表示します

サンプルコード#

ブロックベースの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()

列ベースの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);

このサンプルコードは、C++言語でのみ使用できます。

pylon Viewerを使用して、パラメーターを簡単に設定することもできます。