技術(shù)支持
來源:光虎
平場校正技術(shù)
什么是平場校正?
平場校正是一種用于提高數(shù)字成像質(zhì)量的技術(shù),它消除了由傳感器的像素對像素靈敏度變化和光路失真而導(dǎo)致的圖像偽像效果,通常用于像素與像素敏感度以及暗電流變化相關(guān)的校正。
圖為Alkeria Necta 線掃相機(jī)所演示的平場校正
什么時候會用到平場校正?
由于自然制造公差,每個傳感器的亮度輸出都有一定程度的不均勻性,每個像素對相同數(shù)量的光的反應(yīng)可能不同。使用面陣相機(jī)時,圖像中亮度的差異不會產(chǎn)生太大的影響,因為整個圖像中出現(xiàn)的差異很小。整體圖像幾乎不受影響,通常對于大多數(shù)應(yīng)用程序來說已經(jīng)足夠了。
但是,當(dāng)使用線掃相機(jī)時,線掃相機(jī)的傳感器高度只有幾個像素,這意味著任何像素產(chǎn)生的錯誤將在同一位置的每次刷新中重復(fù)。例如,產(chǎn)生的圖像錯誤可能會以垂直條紋的形式發(fā)生,會對記錄的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生重大影響。
如何平場校正?
圖像的誤差可以通過兩個步驟來進(jìn)行校正:暗信號非均勻性(DSNU)校正和光響應(yīng)非均勻性(PRNU)校正。要校準(zhǔn) DSNU,必須在黑暗中記錄參考圖像,而對于 PRNU,必須用均勻的照明記錄參考圖像。因此,平場校正中的這兩個單獨的步驟分別稱為暗場校正和亮場校正。
平場校正的第一步:低暗噪聲校正,用于盡可能降低暗信號非均勻性(也稱為偏移噪聲或固定模式噪聲)。
因此,暗場和亮場校正都是校正 DSNU 和 PRNU 的平場校正的一部分。暗場校正是最容易校準(zhǔn)的。它只需要在圖像傳感器上不帶照明的情況下記錄參考圖像。為此,需要遮蓋住鏡頭。然后,使用偏移量對所有像素值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,就可以補(bǔ)償傳感器芯片的不均勻性。
在第二步,即光響應(yīng)非均勻性(PRNU)校正(也稱為低頻平場校正),由于它糾正的低頻變化,通常由光路失真引起,而不是由于像素到像素在照片響應(yīng)中的變化,因此校準(zhǔn)低頻校正的實際光強(qiáng)就不那么重要了,(通常來說保持在12.5%到90%之間的適當(dāng)值即可)。使用模擬增益用于在均勻的照明條件下獲取所有像素的一定目標(biāo)值。由此來消除邊緣的強(qiáng)度下降,圖像顯示整個寬度下的均勻亮度。
平場校正優(yōu)點及應(yīng)用行業(yè)
在平場校正后,線掃圖像沒有條紋和陰影,這就使得圖像分析更容易、更方便、更可靠,不需要使用軟件執(zhí)行任何后續(xù)的校正。
通常用于對光較為敏感,即非常依靠光來進(jìn)行下一步判斷的線掃應(yīng)用,如半導(dǎo)體行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、包裝行業(yè)等。