Das mache ich selbst! Hotpixel-Korrektur mit dem ueye Hotpixel Editor

Transkript

1 Das mache ich selbst! Hotpixel-Korrektur mit dem ueye Hotpixel Editor Auf jedem Sensor gibt es Pixel, die nicht proportional auf das einfallende Licht reagieren. Oft sind diese Pixel heller und bei dunklen Bildern stören diese besonders als bunte Sprenkel. Diese sogenannten Hotpixel werden bereits während der Kamerafertigung ermittelt und als Tabelle in der Kamera dauerhaft gespeichert. Bei der Ermittlung der Hotpixel werden Kameraparameter für allgemeine Anforderungen zugrunde gelegt. Allerdings können aufgrund langer Belichtungszeiten, hoher Verstärkungseinstellungen oder hohen Betriebstemperaturen temporär neue Hotpixel entstehen. Für diese spezifischen Betriebsbedingungen können Sie mit dem ueye Hotpixel Editor neue Hotpixel schnell und einfach korrigieren. Der ueye Hotpixel Editor ist Bestandteil der kostenlosen IDS Software Suite und es ist nicht notwendig die Kamera für die Hotpixel-Korrektur an IDS Imaging Development Systems GmbH einzusenden. Hintergrund In einem speziellen Arbeitsschritt wird jeder einzelne Sensor vor dem Verlassen der Fertigung auf Hotpixel geprüft. Hierfür werden bei abgedunkeltem Sensor mit langer Belichtungszeit Bilder aufgenommen. Wenn die Helligkeit eines Pixels um einen bestimmten Wert nach oben von der mittleren Bildhelligkeit abweicht, wird es als Hotpixel klassifiziert. Diese Hotpixel werden im Kameraspeicher hinterlegt. Hotpixel eines Farbsensors Wenn Sie die Funktion Hotpixel-Korrektur im ueye Cockpit aktivieren (Kameraeigenschaften > Reiter Diverses ), werden die Hotpixel im aufgenommenen Bild korrigiert, indem der Helligkeitswert von zwei horizontal benachbarten Pixeln gemittelt wird. Bei Farbsensoren erfolgt die Korrektur farbrichtig im Raw-Bayer- Format, also vor der Farbkonvertierung. Manche Sensormodelle bieten auch eine Korrektur der Hotpixel direkt im Sensor an. Standardmäßig ist die Hotpixel-Korrektur immer aktiviert. Wenn Sie selbst Hotpixel mit einer eigenen Software ermitteln möchten, müssen Sie die Hotpixel- Korrektur (und ggf. sensorseitige Korrekturen) deaktivieren. 1

2 Zusätzlich werden die Sensoren auf sogenannte Cold- und Deadpixel getestet. Beim Qualitätstest werden Sensoren aussortiert, die Defektpixel-Cluster (mehr als zwei benachbarte farbgleiche Defektpixel) besitzen. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass im Betrieb der Kamera vor allem in sehr warmer Umgebung weitere Defektpixel auftreten. Wenn aufgrund langer Belichtungszeiten oder hoher Verstärkungseinstellungen neue Hotpixel entstehen, können Sie diese neuen Hotpixel schnell und einfach mit dem ueye Hotpixel Editor in die Hotpixel-Korrektur aufnehmen. ueye Hotpixel Editor verwenden Dunkeln Sie den Sensor mit der Verschlusskappe oder die gesamte Kamera komplett ab und öffnen Sie den ueye Hotpixel Editor über Start > Alle Programme > IDS > ueye > ueye HotpixelEditor. In der Kameraliste unterhalb der Menüzeile werden Ihnen alle gefundenen IDS Kameras mit ihrem Status angezeigt. Kameras mit dem Status in use können nicht geöffnet werden, da diese bereits in einer anderen Anwendung geöffnet sind. Markieren Sie in der Kameraliste die Kamera, deren Hotpixel Sie bearbeiten möchten und klicken Sie auf die Schaltfläche Open camera. Das Programm stellt automatisch die Belichtungszeit nach oben und die Gesamtverstärkung (master gain) auf einen moderaten mittleren Wert von 50. Sie können die Bildrate, Belichtungszeit und die Gesamtverstärkung über die Schieberegler im Bereich Camera properties verändern. Beachten Sie, dass die Bildrate (frame rate) auf niedrige Werte beschränkt ist, um besonders lange Belichtungszeiten zu ermöglichen. Setzen Sie die Kameraparameter möglichst analog zu Ihrer Zielanwendung. Hier sind vor allem die Einstellungen für die Belichtungszeit und die Verstärkung wichtig. ueye Hotpixel Editor 2

3 Nach dem Öffnen der Kamera können Sie im zweiten Reiter der Camera list die Hotpixelliste der Kamera einsehen ( Hot pixel list ). In dieser Liste sind die werkseitig erfassten Hotpixel aufgeführt ( ignore ). Wenn Sie eigene Hotpixel definieren, werden diese in der Liste als user klassifiziert. Benutzerdefinierte Hotpixel werden im Livebild grün markiert. Im Bereich Magnifier können Sie Hotpixel exakt markieren und den Wert des markierten Pixels auslesen. Über die Schaltflächen in der Menüzeile können Sie die Hotpixel-Korrektur aktivieren oder deaktivieren ( Hot pixel correction ) und vorhandene Hotpixel markieren ( Highlight ). Hotpixel automatisch ermitteln Um Hotpixel automatisch zu ermitteln, klicken Sie auf die Schaltfläche Detect hot pixel, um den Dialog Hot pixel detection zu öffnen. Hotpixel automatisch erkennen Mit dem Schieberegler Threshold geben Sie an, wie stark sich ein Pixel von den anderen Pixeln unterscheiden muss, um als Hotpixel zu gelten. Je höher der Grenzwert ( Threshold ) ist, desto stärker müssen sich die Pixel unterscheiden. Dagegen kann ein niedriger Grenzwert zu sehr vielen Treffern führen. Um nicht das temporäre Rauschen mit zu erfassen, wird der Mittelwert aller Pixel der letzten 10 Bilder als Referenz für den Grenzwert benutzt. Über die Option Clear old hot pixel list können Sie die bisherige benutzerdefinierte Hotpixel-Liste in der Kamera vor der Suche löschen. In den nicht-flüchtigen Kameraspeicher kann nur eine begrenzte Anzahl an Hotpixel geschrieben werden. Es kann vorkommen, dass Sie eventuell zu viele Hotpixel finden, wenn Sie den Grenzwert zu niedrig definieren. Erhöhen Sie in diesem Fall den Grenzwert oder verringern Sie die Belichtungszeit oder die Verstärkung. Hotpixel manuell definieren Einzelne Hotpixel können Sie auch manuell definieren: Markieren Sie mit Hilfe der Lupe ( Magnifier ) das entsprechende Pixel. Klicken Sie auf die Schaltfläche Add hot pixel, um das Pixel in die Hotpixel-Liste aufzunehmen. 3

4 Sie können nun weitere Hotpixel hinzufügen oder benutzerdefinierte Hotpixel aus der Hotpixel-Liste entfernen ( Delete hot pixel ). Nach dem Bearbeiten der Hotpixel-Liste speichern Sie diese im Kameraspeicher. Klicken Sie hierfür auf die Schaltfläche Write hot pixel. Durch das Speichern der Hotpixel-Liste wird eine bereits vorhandene benutzerdefinierte Hotpixel-Liste überschrieben. Speichern der Hotpixel-Liste in den Kameraspeicher Hinweise zur Hotpixelkorrektur Folgende Einschränkungen gelten für die Hotpixel-Korrektur: Die Hotpixel-Korrektur kann nicht verwendet werden in Verbindung mit aktiviertem Subsampling oder Binning mit Faktoren größer 2x. Beachten Sie, dass die Kameramodelle XS und USB 3 ueye XC keine Hotpixel-Korrektur unterstützen. Die Modelle UI-124x/UI-324x/UI-524x und UI-125x/UI-325x/UI-525x besitzen eine sensoreigene Hotpixel-Korrektur. Die softwareseitige Korrektur korrigiert nur die Hotpixel, die der Sensor nicht selbst korrigieren kann. Bei CCD-Modellen kann es vorkommen, dass mit den Standardeinstellungen keine Hotpixel gefunden wurden. Stellen Sie in diesem Fall einen niedrigeren Grenzwert ein. Die maximale Anzahl hinterlegter Hotpixel beträgt bei ueye Kameras: ueye Modell max. hinterlegte Hotpixel USB 3 ueye (CMOS) 768 USB ueye (CMOS) 768 USB ueye (CCD) 20 GigE ueye (CMOS) 574 GigE ueye (CCD) 20 Anwendungsgebiete Die Definition der Hotpixel vor Ort bietet mehrere Vorteile: Die Kamera muss nicht an IDS eingeschickt werden, dies spart einerseits Zeit und Kosten. Andererseits kann die Hotpixel-Definition perfekt auf die Kameraparameter der Anwendung abgestimmt werden. Auch Umgebungsbedingungen (bspw. die Umgebungstemperatur) können dadurch mit in Betracht gezogen werden. 4

5 Fazit Die Hotpixel-Korrektur ermöglicht eine optimale Bildqualität, da Hotpixel einfach herausgerechnet werden können. Mit dem ueye Hotpixel Editor können Sie selbst zu den werkseitig erfassten Hotpixel-Listen eigene, benutzerdefinierte Hotpixel-Listen erstellen. Mit der ueye API-Funktion is_hotpixel oder der ueye.net-klasse Hotpixel können Sie die Hotpixelkorrektur programmieren. Weitere Informationen zur Einstellung und Programmierung der Hotpixel- Korrektur finden Sie im ueye Handbuch unter Autoren Daniel Diezemann, Senior Vision Consultant Marion Gentele, Technische Dokumentation Kontakt IDS Imaging Development Systems GmbH Dimbacher Straße Obersulm Deutschland Tel.: Web: IDS Imaging Development Systems GmbH Weitere TechTipps und Applikationsberichte finden Sie auf unserer Website. 5