Flat-Field Correction#

Flat-Field Correction (FFC) 相机功能可让您消除因传感器像素的光照灵敏度差异以及照明和照明光学系统不同而导致图像中的不均匀性。

该功能的使用#

图像不均匀性是数字成像中常见的情况。它们由传感器像素亮度输出的变化以及光源和照明光学系统的影响引起。Flat-Field Correction 通过校正原始像素值来最大限度地减少这些不均匀性，从而提高图像 Quality 并改善后续分析。

在应用 Flat-Field Correction 之前，需要对相机进行 校准。这涉及计算适当的校正数据。通过此操作，可以在图像采集过程中校正原始像素，从而获得更佳的图像。

Flat-Field Correction 功能的实现因相机而异：

• ace 2 相机
• boost V 相机

Flat-Field Correction 的类型#

根据 相机型号，Basler 相机支持 基于块 和 基于列 的 Flat-Field Correction。

基于块 的 Flat-Field Correction 可校正由光响应不均匀性 (PRNU) 以及由照明和照明光学系统引起的低频变化所导致的图像伪影。基于块的 FFC 将传感器“划分”为包含特定像素数量的正方形块。在校准期间，会针对每个正方形块计算校正数据，然后将其内插并应用于传感器的每个像素。

基于列 的 Flat-Field Correction 可校正由暗信号不均匀性 (DSNU) 和光响应不均匀性 (PRNU) 引起的图像伪影。对于传感器的每一列，必须在校准期间计算 DSNU 和 PRNU 的校正值。在图像采集过程中，这些逐列的校正值将应用于原始像素值。

下图显示了基于块和基于列的 Flat-Field Correction 的不同原理。

创建校正值 (CV)#

基于块的 Flat-Field Correction： 拍摄一系列明场（平场）图像以检测光响应不均匀性 (PRNU) 以及例如由照明或光学系统引起的低频伪影。校正值 (CV) 由相机 计算并保存到相机的闪存中。

基于列的 Flat-Field Correction： 拍摄一系列暗场图像 (A) 以检测暗信号不均匀性 (DSNU)（暗电流噪声），并拍摄一系列明场（平场）图像 (B) 以检测光响应不均匀性 (PRNU)。然后必须由 用户 计算校正值 (CV) 并将其保存到相机的闪存中。

应用 Flat-Field Correction#

前提是启用了 Flat-Field Correction 功能，图像伪影将被消除。原始像素值 (OV) 经过校正，从而生成改进的图像（结果值，RV）。

ace 2 相机#

根据 您的 ace 2 相机型号，提供 基于块 的 Flat-Field Correction。

基于块的 Flat-Field Correction#

创建 Flat-Field Correction 集#

此步骤涉及校准相机并将计算出的校正值存储在称为 flat-field correction set 的文件中。为此，请使用 pylon Viewer 的 Block-Based Flat-Field Correction 功能。

最多可创建 4 个校正集。

启用 Flat-Field Correction 集#

若要启用 flat-field correction set：

1. 设置 BslFlatFieldCorrectionMode 参数至 On.

2. 设置 BslFlatFieldCorrectionSetIndex 参数设置为要使用的集的索引号，例如索引号 2。

   所选的 flat-field correction set 会自动启用。

boost V 相机#

Basler boost V 相机支持 基于块 的 Flat-Field Correction 和 基于列 的 Flat-Field Correction。这两种校正原理可以组合使用或单独使用。

基于块的 Flat-Field Correction#

创建 Flat-Field Correction 集#

此步骤涉及校准相机并将计算出的校正值存储在称为flat-field correction set的文件中。您最多可以创建 16 个校正集。

在开始创建 flat-field correction set 之前，您需要准备以下项目：

• 具有均匀背景的目标，例如一张白纸

要创建 flat-field correction set：

1. 设置 Width 和 Height 的参数 图像 ROI 设置为其最大值。
2. 禁用 Decimation 和 Dual ROI 功能（如果可用）。
3. 禁用 Binning。
4. 将 Reverse X and Reverse Y 设置为后续运行时的状态。
5. 使传感器均匀受光至 70% 的饱和度，例如，将一张白纸放置在相机的整个视野中。
6. 设置 BslFlatFieldCorrectionSelector 参数至 BlockBased.
7. 设置 BslFlatFieldCorrectionMode 参数至 On.
8. 设置 BslFlatFieldCorrectionSetIndex 参数为要创建的集合的所需索引号，例如 2。
9. 点击 pylon Viewer 工具栏中的 Continuous Shot 按钮以开始图像采集。
10. 执行 BslFlatFieldCorrectionSetCreate 命令以创建新的 flat-field correction set。
    系统将采集并评估一系列明亮图像。生成的校正数据将被收集到所选的 flat-field correction set 中。

11. 通过执行以下操作将设置保存到相机的 Memory 中： BslFlatFieldCorrectionSetSave 命令。
    如果具有例如索引号 2 的 flat-field correction set 已经包含校正数据，这些数据将被覆盖并替换为新的校正值。

    创建的 flat-field correction set 将自动启用。

启用 Flat-Field Correction 集#

若要启用 flat-field correction set：

1. 设置 BslFlatFieldCorrectionMode 参数至 On.
2. 设置 BslFlatFieldCorrectionSetIndex 参数设置为要使用的集的索引号，例如索引号 2。
3. 执行 BslFlatFieldCorrectionSetLoad 命令。

基于列的 Flat-Field Correction#

使用 pylon Viewer 计算校正值#

→ 请参见 pylon Viewer 的 Column-Based Flat-Field Correction 功能。

使用 pylon API 计算校正值#

涉及以下数学参数：

• DMean：暗场图像中所有像素的平均灰度值
• GMean：明场图像中所有像素的平均灰度值
• DSNU_Coeff(x)：暗信号不均匀性 (DSNU) 系数
• PRNU_Coeff(x)：光响应不均匀性 (PRNU) 系数
• UserGD_Offset：用户自定义全局暗偏移

其中 x 为列索引。

要计算校正值：

1. 保护传感器免受光线照射，例如通过在镜头上放置塑料盖，然后采集一系列暗场图像。
2. 将所有采集图像中所有像素的灰度值相加，然后将该总和除以像素总数。结果即为暗场图像中所有像素的平均灰度值（DMean）。
3. 计算每一列 x 的平均灰度值（D(x)）。
4. 均匀照亮传感器至 70% 饱和度，例如通过在相机的整个视野中放置一张白纸，然后采集一系列明场图像。
5. 将所有采集图像中所有像素的灰度值相加，然后将该总和除以像素总数。结果即为明场图像中所有像素的平均灰度值（GMean）。
6. 计算每一列 x 的平均灰度值（G(x)）。
7. 如有必要，根据您的需求确定全局暗偏移值（UserGD_Offset）。

8. 对于每一列 x，按如下方式计算系数 DSNU_Coeff(x) 和 PRNU_Coeff(x)：

   

9. 使用计算出的值通过 pylon API 设置相应的相机参数。

   • 列索引 (x)： BslFlatFieldCorrectionCoeffX
   • DMean： BslFlatFieldCorrectionDMean
   • DSNU_Coeff(x)： BslFlatFieldCorrectionCoeffDSNU
   • PRNU_Coeff(x)： BslFlatFieldCorrectionCoeffPRNU
   • UserGD_Offset： BslFlatFieldCorrectionUserGD

10. 为所有列设置完所有校正值后，您可以通过采集一系列图像来测试 Flat-Field Correction。

11. 如果您对图像 Quality 感到满意，可以通过执行以下操作将设置保存到相机的闪存中： BslFlatFieldCorrectionSaveToFlash 命令。

选择 Flat-Field Correction 类型#

即： BslFlatFieldCorrectionSelector 允许您选择要使用的平场校正类型。您可以将该参数设置为以下值：

• BlockBased: 基于块的 Flat-Field Correction 已执行。
• ColumnBased: 基于列的 Flat-Field Correction 已执行。

启用或禁用 Flat-Field Correction#

若要启用或禁用 Flat-Field Correction，请设置 BslFlatFieldCorrectionMode 参数设置为以下值：

• On：相机根据所选的 Flat-Field Correction 类型 执行 Flat-Field Correction。

• DSNUOnly：相机仅执行 DSNU 校正。

  信息

  此参数值仅在选择基于列的 Flat-Field Correction 时可用。

• Off （默认）：相机 不 执行所选的 Flat-Field Correction 类型。

外部链接#

• Flat-Field Correction (维基百科)

详情#

显示所有相机型号

示例代码#

基于块的 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()

基于列的 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);

此示例代码仅适用于 C++ 语言。

您也可以使用 pylon Viewer 轻松设置参数。