Basler PGI 提供最佳影像品質
最高影像銳利度、低雜訊與出色的色彩表現
透過 PGI 影像最佳化，您可直接從相機取得更銳利、雜訊更低且色彩更精確的影像。PGI 功能組整合先進的 PGI Debayering、高效的 Color-Anti-Aliasing、自適應 Improved Sharpness 與智慧型 Denoising，協助您以高效率、高可靠性且易於整合的方式，滿足嚴苛工業應用對影像品質的需求。
最後更新： 2023/05/04
閱讀時間：約 18 分鐘
PGI 功能組的四大核心功能
PGI Debayering： 提供更自然的色彩過渡，減少影像偽影。
Color-Anti-Aliasing： 有效降低邊緣產生的偽色。
Improved Sharpness： 提升影像細節，降低鋸齒與色邊現象。
Denoising：降低亮度與色彩雜訊。
PGI──直接於相機內進行先進影像最佳化
PGI 是一套完整整合的 FPGA 式影像最佳化方案，可直接於相機內即時最佳化影像資料。透過在相機內完成影像處理，可有效節省 PC 運算資源，並提升整體影像處理流程的效率。對機器視覺工程師而言，這代表可持續獲得高品質的影像資料、降低後續影像處理的工作負擔，並減少系統運算資源的占用。PGI 功能具備簡單的整合流程與高度彈性的客製化能力，可快速滿足不同應用需求，在專案各階段皆能實現最高效率、精準分析與可靠的檢測結果。
Debayering──影像品質的關鍵
去拜耳化（Debayering）演算法是決定機器視覺相機影像品質的關鍵因素。傳統的標準 Debayering 演算法以處理速度為優先，而 PGI 功能集 所採用的 PGI Debayering 則在影像銳利度、色彩重現及細節保留方面提供顯著更優異的表現。以下比較可讓您一目瞭然了解兩者之間的主要差異。
比較表：標準 Debayering 與 PGI Debayering
以下比較顯示：對於要求嚴苛的影像處理應用，當需要最高影像品質與可靠的檢測結果時，PGI 功能集 的 PGI Debayering 是最佳選擇。
項目 | 標準 Debayering | PGI Debayering（PGI） |
內插方式 | 最近鄰插值（Nearest Neighbour），2×2 畫素 | 進階內插，4×4 或 5×5 畫素 |
|---|---|---|
影像銳利度 | 較低，影像容易模糊 | 高，邊緣清晰銳利 |
色彩重現 | 容易產生偽色與色邊 | 色彩自然、準確 |
細節保留 | 較低，細節容易模糊 | 高細節保留能力 |
影像偽影 | 邊緣容易產生明顯偽影 | 有效降低影像偽影 |
雜訊表現 | 色彩雜訊較高 | 更佳的雜訊抑制效果 |
處理負載 | 低，處理速度快 | 較高，但已於相機內最佳化 |
PGI 功能集 詳解：四大核心功能打造最佳影像品質
PGI 功能集 結合四項專為工業影像處理需求打造的強大功能。每項功能皆可協助您充分發揮機器視覺相機的效能，實現卓越的影像品質與更高的處理效率。
去拜耳化 (PGI)：
PGI Debayering 可根據感光元件的原始資料重建完整的彩色影像，呈現清晰的色彩過渡、高細節保留及極少的影像偽影。相較於傳統方法，PGI Debayering 可大幅降低色邊現象，並精準重現細微結構，為嚴苛的檢測應用及微小細節辨識提供關鍵優勢。
Color-Anti-Aliasing：
傳統的 Debayering 演算法經常會在影像邊緣及細微結構產生色邊現象。PGI Color-Anti-Aliasing 可分析這些關鍵影像區域，並修正造成干擾的色彩誤差。因此，即使面對複雜的拍攝物體或高解析度影像，仍能呈現自然的色彩與可靠的色彩重現。
Improved Sharpness：
PGI Improved Sharpness 採用自適應銳利化技術，可在不增加額外雜訊的情況下提升影像細節。其結構自適應內插演算法可確保影像邊緣及細微結構皆能清晰、精確地呈現。銳利化程度可依不同應用需求彈性調整，特別適用於條碼讀取、文字辨識及字元檢測等應用。
Denoising：
PGI 提供智慧型平行化雜訊抑制技術，可有效降低亮度雜訊與色彩雜訊。此濾波機制專為工業應用需求打造，即使在嚴苛的光源條件或高幀率下，仍能維持穩定且高品質的影像。Denoising 的強度可依需求個別調整，在影像銳利度與低雜訊之間取得最佳平衡。
支援 PGI 的相機一覽
適用於黑白相機的 PGI──透過精準最佳化實現更高精度
黑白相機同樣可受益於 PGI 技術。可個別調整的銳利化與雜訊濾波功能，讓影像品質能夠依據不同應用需求進行精準調校。雖然 Debayering 與 Color-Anti-Aliasing 並不適用於灰階影像，但自適應 Improved Sharpness 與高效 Denoising 可確保影像具備清晰的輪廓與低雜訊表現，進而顯著提升整體影像品質。
因此，Basler 亦為黑白相機提供 PGI 功能。在出廠預設設定下，Improved Sharpness 與 Denoising 的控制參數皆設為中性值，因此 PGI 會以位元精度（bit-accurate）的方式傳遞原始影像資料。只有當使用者依需求調整這些參數時，PGI 才會對影像進行最佳化處理，並呈現明顯的影像品質提升。
比較：機器視覺中的彩色相機與黑白相機
下表概述結合 PGI 時彩色相機與黑白相機的主要差異與優勢，可協助您在系統選型時快速做出適合的決策。
項目 | 彩色相機（標準 Debayering） | 彩色相機（PGI Debayering） | 黑白相機 |
資料傳輸 | 原始資料頻寬需求低，Debayering 後頻寬需求增加 | 與標準 Debayering 相同，但可提供更佳的影像品質 | 頻寬需求低，無彩色資料 |
|---|---|---|---|
Debayering | 必須執行，需較高的外部處理負載 | 整合於相機內，即時且高效率 | 不需要 |
PC 運算負載 | 外部 Debayering 時負載較高 | 低，由相機內完成處理 | 低 |
影像處理流程 | 流程較複雜，且受處理順序影響 | 經 PGI 最佳化，流程更精簡 | 流程簡單 |
影像品質 | 取決於 Debayering 品質，可能產生影像偽影 | 最高影像品質，影像偽影降至最低 | 直接輸出，無轉換損失 |
延遲 | 外部處理會增加延遲 | 低延遲，於相機內即時處理 | 低延遲 |
演算法整合 | 整合能力有限，受 PC 效能影響 | 於相機內最佳化，整合更靈活 | 高效率，無額外處理負擔 |
降噪／銳利化 | 能力有限，可能需於後續進行影像處理 | 可直接於相機內高效率完成 | 同樣具備高效率 |
運算效能與系統整合
除了前述各項優勢外，PGI 在設計之初便以精簡且高資源效率的實作架構為目標。所有運算皆以 4 × 4 或 5 × 5 鄰域進行平行處理，並針對 FPGA（Field Programmable Gate Array） 架構進行最佳化，因此僅需極少的 FPGA 內部記憶體及運算資源。唯有如此，才能在不需採用更大容量的 FPGA 或其他額外處理單元等增加成本的情況下，直接於相機內完成這些複雜的運算。
透過 PGI，我們提供強大的相機內影像最佳化功能，大幅降低主機系統的運算負載，節省寶貴的系統資源。客戶只需極少的整合工作，即可獲得卓越的影像品質。我們的專利 PGI Debayering 可有效降低偽色現象，並搭配智慧型銳利化與高效降噪技術，即使在嚴苛的應用條件下，仍能提供一致且細節豐富的影像。
結論：透過整合式 PGI 影像最佳化，同時提升影像品質與效率
整合式 FPGA 式影像最佳化技術，讓使用者可直接從相機取得色彩自然、影像銳利且低雜訊的高品質影像，同時無需增加任何額外的系統運算負載。PGI 的四大核心功能可依不同應用需求靈活調整，確保各種應用皆能獲得可靠且高效率的成果。藉由 PGI，您可打造兼具未來擴充性的解決方案，讓影像處理更簡單、更強大且更具高成本效益。
PGI 常見問題
Debayering 是一種將 Bayer 感光元件所擷取的不完整色彩資訊，重建為完整 RGB 影像的處理程序。由於 Bayer 色彩濾鏡陣列中的每個畫素僅擷取一種顏色（紅、綠或藍），因此必須透過內插運算補足各畫素缺少的色彩資訊。唯有經過此處理，才能產生完整解析度的可用彩色影像，這也是工業影像處理應用中取得彩色資訊的基本要求。
PGI Debayering 採用更大的畫素鄰域範圍及更複雜的演算法，以更高的精度重建缺失的色彩資訊。相較於傳統的標準 Debayering，可呈現更自然的色彩、更銳利且平滑的邊緣，以及更高的細節保留能力。同時，也能有效降低色邊、模糊等常見的影像偽影，對於字元辨識、條碼辨識等高精度應用尤其重要。
PGI 採用智慧型 Color-Anti-Aliasing 技術，可針對具有高空間頻率的影像區域進行分析並修正偽色。尤其在銳利邊緣或細微結構處，傳統 Debayering 演算法容易產生干擾性的色彩偽影。PGI 可偵測這些區域，並將色彩值修正至符合 Nyquist 頻率的範圍，使即使是複雜的影像內容，也能呈現真實自然的色彩並有效降低影像偽影。
雜訊主要來自感光元件的物理特性與電子效應，也可能在影像處理過程中被放大。PGI Denoising 採用平行化處理，可有效濾除影像中的亮度雜訊與色彩雜訊。搭配最佳化的 5×5 Debayering 濾波機制，即可在保留重要細節的同時，將影像雜訊降至最低，即使在嚴苛的光源條件下，也能持續提供高品質的影像。
PGI Improved Sharpness 特別適用於對細微細節與清晰輪廓要求極高的應用，例如自動車牌辨識（ANPR）、條碼讀取，以及文字與字元檢測。自適應銳利化功能可依需求個別調整，在補償光學系統限制的同時，將雜訊維持於適當水準。即使在較低解析度下，仍能進行精準的影像分析，進一步提升工業影像處理的效率。
