컬러 아티팩트 방지 및 프레임 속도 · 시스템 부하에 미치는 영향

처리 전 원본 이미지 (RAW)

산업용 카메라는 초기 설정(커미셔닝) 이후, 이미지 정보를 표준적으로 Bayer 8비트 형식으로 호스트 시스템에 전송합니다. 즉, 이미지 센서의 Bayer 매트릭스를 포함한 RAW 이미지 형태로 전달됩니다.

Basler 컬러 카메라가 작동을 시작하면, pylon Viewer는 RAW 이미지를 표시하지 않고, 호스트 시스템에서 수행된 기본적인 컬러 이미지 계산 결과(2x2 디베이어링)를 보여줍니다. 이 단순한 처리 과정은 눈에 띄는 컬러 아티팩트를 유발할 수 있으며, 이를 방지하려면 디베이어링을 카메라 내부에서 직접 수행하는 것이 좋습니다.

디베이어링 알고리즘

디베이어링은 Bayer 센서의 RAW 데이터로부터 컬러 이미지를 생성하기 위해 보간(interpolation)을 사용하는 알고리즘입니다. 일반적인 2x2 디베이어링에서는 인접한 픽셀만을 참조하여 처리하지만, Basler의 특허 기술인 인카메라 PGI 기능에 포함된 5x5 디베이어링은 총 24개의 픽셀을 기반으로 보다 정밀한 컬러 이미지를 생성합니다.

픽셀 정보를 더 많이 활용할수록 색상 경계는 명확해지고, 아티팩트는 눈에 띄지 않게 줄어듭니다.

최대 이미지 품질

5x5 디베이어링은 카메라의 FPGA에서 수행되며, 이를 통해 완전하게 처리된 고품질의 컬러 이미지가 RGB8 포맷으로 호스트 시스템에 전송됩니다. 이 포맷은 최상의 컬러 품질을 제공하지만, 데이터 용량이 크기 때문에 프레임 속도는 최대 속도의 약 33% 수준으로 감소합니다. 그러나 이미지 처리가 카메라 내에서 완료되므로, 호스트 시스템의 연산 자원은 다른 처리나 분석 작업에 온전히 활용할 수 있습니다.

최대 프레임 속도

컬러 정확도보다 프레임 속도가 더 중요한 어플리케이션인가요? 카메라의 최대 프레임 속도를 달성하려면, 디베이어링은 호스트 시스템에서 수행되며, 카메라는 표준 Bayer 8비트 데이터를 전송합니다. 선택한 디베이어링 방식에 따라 컬러 아티팩트를 얼마나 효과적으로 줄일 수 있는지, 그리고 호스트 시스템의 연산 자원이 얼마나 소모되는지가 달라집니다. 이 둘은 반비례 관계에 있으며, 컬러 오류를 줄이려면 더 많은 연산 부하가 필요하고, 연산 부하를 줄이면 컬러 오류가 증가할 수 있습니다. 어떤 경우든, 시나리오 1번과 2번에 비해 호스트 시스템의 연산 부하는 더 커지므로, 다른 이미지 처리나 분석 작업에 사용할 수 있는 자원이 줄어들게 됩니다.

컬러 아티팩트 시각화 도구

컬러 아티팩트 시각화 도구에 어플리케이션 이미지를 불러오면, 포맷과 디베이어링 설정이 컬러 정확도(ΔE)에 미치는 영향을 시각적으로 비교할 수 있습니다.

• RGB 이미지 는 컬러 오류가 없는 기준 이미지로 사용됩니다. 카메라에서 5x5 디베이어링을 통해 계산된 이미지는 RGB 포맷으로 호스트 시스템에 전송됩니다.

• YCbCr422_8 및 YCbCr420_8 포맷은 비교적 작은 컬러 오류를 보입니다. 이는 카메라에서 5x5 디베이어링으로 계산된 컬러 이미지가 더 압축된 포맷으로 호스트 시스템에 전송되기 때문입니다.

• Bayer8 포맷을 사용할 경우, 특히 색상 경계에서 컬러 오류가 눈에 띄게 발생할 수 있습니다. 디베이어링은 전송된 Bayer 8비트 데이터를 기반으로 호스트 시스템에서 처리되며, 각 포맷은 서로 다른 디베이어링 알고리즘의 특성을 반영합니다.