Evitare gli artefatti cromatici e l'influenza sulla frequenza dei fotogrammi e sul carico di calcolo
Il colore è un fattore importante nell'elaborazione industriale delle immagini e supporta il rilevamento accurato degli errori, ad esempio nell'ispezione delle immagini di stampa. Un'ispezione affidabile richiede la prevenzione degli errori di colore. Tuttavia, la prevenzione di questi errori può influenzare altri parametri del sistema, come la frequenza dei fotogrammi e il carico di calcolo del sistema host.
Evitare gli errori di colore: la teoria
Il luogo e il modo in cui vengono calcolate le immagini a colori e il formato in cui vengono trasmesse dalla telecamera al sistema host influenzano l'errore cromatico.
Immagine grezza
Dopo la messa in funzione, le telecamere industriali trasmettono le informazioni sulle immagini al sistema host in formato Bayer a 8 bit come standard, ovvero come immagine grezza con matrice Bayer del sensore di immagine .
Quando una telecamera a colori Basler viene messa in funzione, il pylon Viewer non visualizza l'immagine grezza, ma mostra il risultato di un calcolo di base dell'immagine a colori (debayering 2x2) eseguito sul sistema host. Questa semplice fase di elaborazione può produrre artefatti cromatici visibili, che possono essere evitati eseguendo il debayering direttamente nella telecamera.
Posizione di sbavatura
Il calcolo dell'immagine a colori dai dati grezzi dei sensori di immagine con matrice di Bayer è chiamato debayering. Può essere eseguito prima del trasferimento dei dati nella telecamera (formati di uscita: varianti RGB8, YCbCr) o dopo il trasferimento dei dati sul sistema host (formati di uscita: formati Bayer RAW).
Quando il debayering viene eseguito sul sistema host, comporta un carico maggiore sulle risorse di sistema. Inoltre, evitare gli errori di colore, soprattutto ai bordi, richiede algoritmi di debayering molto complessi. Per questo motivo, l'opzione preferita è quella di eseguire il debayering sull'FPGA della telecamera.
Algoritmo di sbavatura
Il debayering è un algoritmo che utilizza l'interpolazione per calcolare l'immagine a colori dai dati grezzi del sensore Bayer. Con il semplice 2x2 debayering , l'algoritmo prende in considerazione i pixel più vicini. Con il 5x5 debayering - parte del set di funzioni PGI brevettato da Basler'- 24 pixel sono inclusi nel calcolo.
Il calcolo con più pixel porta a un risultato migliore: le transizioni tra i diversi colori diventano più chiare e gli artefatti scompaiono.
Trasferimento dati immagine
La telecamera trasferisce quindi l'immagine a colori elaborata al sistema host. Sono disponibili diversi formati pixel , tra cui RGB8, YCbCr422_8 e YCbCr420_8. RGB8 fornisce la maggior parte delle informazioni sui colori e comporta la dimensione maggiore dei dati. YCbCr422_8 trasmette meno informazioni sui colori ed è più piccolo, mentre YCbCr420_8 trasporta meno informazioni sui colori e ha la dimensione dei dati più piccola.
Se vengono trasmesse meno informazioni sul colore, si verificano artefatti cromatici.
Conclusione: La chiave per evitare errori di colore sta nella scelta del giusto metodo di debayering e nel trasferimento corretto dei dati dell'immagine a colori. Le immagini a colori ottimali possono essere ottenute con il debayering 5x5 nella telecamera e il successivo trasferimento dei dati in formato RGB8 pixel.
L'interazione tra errore di colore, frequenza dei fotogrammi e carico di calcolo
A seconda della perfezione dell'immagine a colori, cambieranno la frequenza dei fotogrammi e il carico di calcolo del sistema host dell'applicazione. Esistono tre scenari.'
Massima qualità dell'immagine
Il debayering 5x5 viene eseguito sull'FPGA della telecamera, consentendo di trasmettere al sistema host immagini a colori completamente elaborate in formato RGB8 di alta qualità. Se da un lato questo formato offre una qualità cromatica ottimale, dall'altro produce un grande volume di dati, riducendo la frequenza dei fotogrammi a circa il 33% di quella massima. Tuttavia, poiché l'elaborazione delle immagini è gestita dalla telecamera, l'intera capacità di calcolo del sistema host rimane disponibile per ulteriori attività di elaborazione o analisi.
Qualità dell'immagine e frequenza dei fotogrammi bilanciate
Se il debayering 5x5 viene eseguito sull'FPGA della telecamera e le immagini vengono trasmesse in un formato più compresso, come YCbCr422_8 o YCbCr420_8, la quantità di dati trasferiti al sistema host viene ridotta. Ciò si traduce in una maggiore velocità di trasmissione: circa il 50% del massimo per YCbCr422_8 e fino al 67% per YCbCr420_8. Tuttavia, a causa delle informazioni cromatiche ridotte, possono comparire artefatti cromatici. Con l'elaborazione delle immagini gestita dalla telecamera, l'intera capacità di calcolo del sistema host rimane disponibile per altre attività, come l'analisi aggiuntiva delle immagini.
Frequenza massima dei fotogrammi
Nella vostra applicazione, un frame rate elevato è più importante dell'evitare errori di colore? Per ottenere la massima frequenza di fotogrammi della telecamera, il debayering viene eseguito sul sistema host, mentre la telecamera trasmette dati standard Bayer a 8 bit. Il tipo di debayering selezionato determina l'efficacia con cui vengono evitati gli artefatti cromatici e l'utilizzo del sistema host. Esiste una relazione inversa: errori cromatici minori richiedono un carico di calcolo maggiore e viceversa. In ogni caso, il carico di calcolo sul sistema host è maggiore rispetto agli scenari 1 e 2, lasciando meno capacità disponibile per altre attività di elaborazione o analisi delle immagini.
Fare la scelta giusta: gli strumenti simulano gli errori di colore e il frame rate
Non siete sicuri di quale sia lo scenario giusto per la vostra applicazione e se un frame rate più elevato valga un piccolo compromesso nell'accuratezza del colore? Vi offriamo due strumenti per aiutarvi a prendere una decisione informata.
Visualizzatore di artefatti a colori
Carica un'immagine dalla vostra applicazione nel nostro Color Artifact Visualizer per vedere come il formato dei pixel e il metodo di debayering influenzano l'errore di colore ΔE.
L'immagine RGB è l'immagine di riferimento senza errori di colore. L'immagine calcolata nella telecamera utilizzando il debayering 5x5 viene trasmessa al sistema host in formato RGB.
YCbCr422_8 e YCbCr420_8 presentano errori di colore minori, perché le immagini a colori calcolate nella telecamera utilizzando il debayering 5x5 vengono trasferite al sistema host nei formati più piccoli.
Con i tre formati Bayer8, l'errore di colore è chiaramente visibile, soprattutto ai bordi del colore. Il debayering avviene sul sistema host con il formato Bayer a 8 bit trasmesso come standard. I tre formati mostrano diversi tipi di debayering.
Calcolatore della frequenza dei fotogrammi
Il nostro Calcolatore della frequenza dei fotogrammi vi fornisce la frequenza dei fotogrammi che potete ottenere con la vostra telecamera e il formato di pixel più adatto a voi.
Selezionare il modello di telecamera e almeno il formato dei pixel. Fare clic su "Calcolo" e si otterrà la frequenza massima dei fotogrammi.
Le nostre telecamere con debayering 5x5 nel set di funzioni IGP in-camera
Il debayering 5x5 fa parte del set di funzioni brevettate in-camera PGI. L'algoritmo garantisce immagini a colori eccellenti.
