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Tonal Range#

相机的 Tonal Range 功能可让您手动调整对比度或纠正色彩偏移。

要使用此功能，您必须熟悉色调范围和图像直方图的概念。

如果要自动调整色调范围，请使用 Tonal Range Auto 功能。

如果要使用线性或 S 曲线函数调整对比度，请使用 Brightness and Contrast 功能（如果可用）。

该功能的使用#

调整对比度#

信息

Basler 建议优先使用 Tonal Range Auto 功能。之后，您可以按照以下说明微调对比度。

要手动调整对比度：

  1. 确保相机已生成出色的图像，并且仅存在对比度低或色彩偏移等问题。色调范围操作只能在已经具有良好图像质量的图像上执行。
    优化图像质量时，请按照以下提供的顺序操作。
  2. 将 TonalRangeEnable 参数设置为 On。
  3. 将 TonalRangeSelector 参数设置为 Sum。
  4. 将 TonalRangeSourceDark 和 TonalRangeTargetDark 参数设置为暗源和目标值。
    如果暗目标值低于暗源值，则对比度增加。
  5. 将 TonalRangeSourceBright 和 TonalRangeTargetBright 参数设置为亮源和目标值。
    如果亮目标值大于亮源值，则对比度增加。

校正色彩偏移#

信息

Basler 建议优先使用 Tonal Range Auto 功能。之后，您可以按照以下说明微调色彩校正。

要手动纠正色彩偏移：

  1. 确保相机已生成出色的图像，并且仅存在对比度低或色彩偏移等问题。色调范围操作只能在已经具有良好图像质量的图像上执行。
    优化图像质量时，请按照以下提供的顺序操作。
  2. 将 TonalRangeEnable 参数设置为 On。
  3. 根据要校正的色彩偏移，将 TonalRangeSelector 参数设置为 Red、Green 或 Blue。
    示例：如果您的图像呈绿色调，则将参数设置为 Green。
  4. 将 TonalRangeSourceDark、TonalRangeTargetDark、TonalRangeSourceBright 和 TonalRangeTargetBright 参数设置为可将当前直方图与其他直方图对齐的源和目标值。

图像优化顺序#

如果要优化图像质量，请按照以下顺序操作，以避免产生副作用：

  1. 使用 Exposure Time、Black Level 和 Gain 功能执行基本图像优化。确保图像不会过度饱和。
  2. 如果您使用的是彩色相机，请使用 Light Source Preset、Balance White Auto 或 Balance White 功能。
  3. 使用 Tonal Range Auto 和 Tonal Range 功能优化对比度和/或颜色。

运作原理#

通过查看图像中色调分布的图形化表示（即图像直方图），可以更好地理解色调范围操作。

Basler pylon Viewer 提供了直方图窗格，这在执行色调范围操作时会非常有用。

信息

根据相机上启用的其他功能，pylon Viewer 中的直方图窗格可能不会显示色调范围功能实际使用的数据。
例如，Gamma 功能是在色调范围操作后处理的。因此，Gamma 校正包含在 pylon Viewer 中显示的直方图中，但不包含在 Tonal Range 功能使用的数据中。

源和目标值#

对比度和色彩调节均基于将源值映射到目标值的相同概念。

为了说明这一点，可以将源值视为直方图中的“锚点”，将目标值视为锚点要移至的点。

源值和目标值示意图

当源值映射到目标值时，整个直方图会相应地扩展或拉伸：

直方图拉伸动画

暗/亮源和目标值#

如上所示，必须定义两组源和目标值才能执行色调范围操作：

  • 位于直方图下端的暗源和目标值。
    您可以使用 TonalRangeSourceDark 和 TonalRangeTargetDark 参数指定这些值。
  • 位于直方图上端的亮源和目标值。
    您可以使用 TonalRangeSourceBright 和 TonalRangeTargetBright 参数指定这些值。

所有源和目标值的范围均可从 0 到最大像素值（例如，如果设置了 12 位像素格式，则为 4095）。由于直方图拉伸和扩展的程度受到限制，因此参数范围也可能受到限制。

对比度调整（单色和彩色相机）#

在所有支持Tonal Range 功能的相机上，您都可以使用该功能调整对比度。

低对比度图像的色调范围较窄：

窄色调范围示例

Tonal Range 功能可让您手动加宽色调范围，从而增加对比度。

宽色调范围示例

通过将暗源值映射到较低的目标值，将亮源值映射到较高的目标值，可以扩大色调范围。

两个源值之间的区域定义了中间色调，即您认为对图像至关重要的像素值。

要自动执行此过程，请使用 Tonal Range Auto 功能。

色彩校正（仅限彩色相机）#

在支持 Tonal Range 功能的彩色相机上，您也可以使用该功能纠正色彩偏移。

如果图像中的颜色发生偏移，则三个 RGB（红、绿、蓝色）直方图将显示为未对齐。例如，如果您的图像存在偏红色调，则红色直方图将显示在比绿色和蓝色直方图更靠右的位置（请参见下面的示例）。

Tonal Range 功能使您可以手动对齐 RGB 直方图，从而减少色彩偏移。

RGB 直方图对齐动画

您可以通过设置源和目标值来对齐 RGB 直方图，以便将所有直方图拉伸并移动到相似的起点和终点。

要自动执行此过程，请使用 Tonal Range Auto 功能。

示例代码#

// 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

您也可以使用 pylon Viewer 轻松设置参数。

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