避免色彩失真及其對幀率與運算負載的影響
色彩是工業影像處理中的重要因素，有助於準確偵測錯誤，例如在印刷品影像檢測中。可靠的檢測需要避免色彩誤差。然而，防止這些誤差可能會影響其他系統參數，例如幀率與主機系統的運算負載。
避免色彩誤差 — 理論
彩色影像在哪裡、如何進行運算，以及從相機傳輸到主機系統的格式，都會影響色彩誤差。
原始影像
啟用後，工業相機會以標準的 Bayer 8 位元格式將影像資訊傳送至主機系統，也就是帶有感光元件 Bayer 矩陣的原始影像。
當 Basler 彩色相機開始運作時，pylon Viewer 並不會顯示原始影像，而是呈現主機系統上進行的基礎彩色影像運算（2x2 去拜耳處理）的結果。這個簡單的處理步驟可能會產生可見的色彩失真，這可以透過在相機端直接進行去拜耳處理來避免。
去拜耳處理位置
從帶有 Bayer 矩陣的感光元件原始資料生成彩色影像的計算過程稱為去拜耳處理。去拜耳處理可以在資料傳輸前於相機內進行（輸出格式：RGB8、YCbCr 變體），也可以在資料傳輸後於主機系統上進行（輸出格式：Bayer RAW 格式）。
當去拜耳處理在主機系統上執行時，會對系統資源造成更大負載。此外，為了避免色彩誤差，特別是在色彩邊緣，必須採用非常複雜的去拜耳演算法。因此，通常首選的作法是將去拜耳處理在相機的 FPGA 上完成。
去拜耳演算法
去拜耳 (Debayering) 是一種透過插值運算，將 Bayer 感光元件的原始資料轉換成彩色影像的演算法。簡單的 2x2 去拜耳演算法只考慮最近的畫素，而 Basler 專利的相機端 PGI 功能集中的 5x5 去拜耳演算法則會納入 24 個畫素進行運算。
使用更多畫素進行計算會得到更好的結果：不同顏色之間的轉換變得更清晰，假影也會消失。
影像資料傳輸
相機接著將處理後的彩色影像傳送到主機系統。可選的畫素格式包括 RGB8、YCbCr422_8 和 YCbCr420_8。RGB8 提供最多的色彩資訊，因此檔案大小最大。YCbCr422_8 傳輸較少的色彩資訊，檔案較小，而 YCbCr420_8 所含色彩資訊最少，檔案最小。
若傳輸的色彩資訊較少，就可能產生色彩失真。
結論：避免色彩誤差的關鍵在於選擇正確的去拜耳處理方法，以及正確的彩色影像資料傳輸方式。最佳的彩色影像可透過相機端的 5x5 去拜耳處理，再以 RGB8 畫素格式進行資料傳輸來實現。
色彩誤差、幀率與運算負載的相互影響
根據您希望彩色影像達到的精確程度，應用系統主機的幀率與運算負載也會有所不同。以下有三種情境。
最高影像品質
5x5 去拜耳處理於相機的 FPGA 上執行，能將完全處理好的彩色影像以高品質的 RGB8 格式傳送至主機系統。此格式可實現最佳色彩品質，但同時也產生較大的資料量，將幀率降低至約最大值的 33%。然而，由於影像處理在相機端完成，主機系統的完整運算能力可保留給其他進一步的處理或分析任務。
平衡的影像品質與幀率
如果 5x5 去拜耳處理在相機 FPGA 上執行，並以較壓縮的格式（如 YCbCr422_8 或 YCbCr420_8）傳輸影像，主機系統接收的資料量會減少。這可提高幀率—YCbCr422_8 格式可達最大值的約 50%，YCbCr420_8 可達約 67%。然而，因為色彩資訊減少，可能會出現色彩失真。由於影像處理在相機端完成，主機系統的完整運算資源仍可用於其他任務，例如進一步的影像分析。
最高幀率
在您的應用中，如果高幀率比避免色彩誤差更重要，則可選擇在主機系統上執行去拜耳處理，讓相機以標準的 Bayer 8 位元資料格式傳輸。所選的去拜耳處理類型決定了能多有效地避免色彩失真，以及主機系統的運算使用程度。兩者呈現反比關係：更低的色彩誤差需要更高的運算負載，反之亦然。在這種情況下，主機系統的運算負載會高於前述情境 1 和 2，留給其他影像處理或分析任務的資源也相對較少。
做出正確的選擇：工具模擬色彩誤差和幀速率
不確定哪一種方案適合您的應用，也不確定較高的畫面幀率是否值得在色彩精確度上稍作妥協？我們提供兩種工具，協助您做出明智的決定。
Color Artifact Visualizer
將您應用中的影像載入 Color Artifact Visualizer，查看畫素格式與去拜耳處理方法如何影響色彩誤差 ΔE。
RGB 影像 為無色彩誤差的參考影像。使用 5x5 去拜耳處理在相機中計算的影像，會以 RGB 格式傳送到主機系統。
YCbCr422_8 和 YCbCr420_8 會出現輕微的色彩誤差，因為相機內的 5x5 去拜耳計算後，影像以較小的格式傳輸到主機。
三種 Bayer8 格式下，色彩誤差尤其在色彩邊緣處非常明顯。使用 Bayer 8 位元格式時，去拜耳處理在主機系統上執行，這三種格式分別對應不同的去拜耳處理方法。
我們的相機具備內建 PGI 功能集中的 5x5 去拜耳處理
5x5 去拜耳處理是獲得專利的內建 PGI 功能集的一部分。該演算法可確保出色的彩色影像品質。
