적응형 핫 픽셀 교정
내 이미지의 그 점은 무엇인가요? 이 질문을 스스로에게 물으면, 아마도 핫 픽셀을 발견했을 것입니다. 특정 수의 핫 픽셀은 모든 표준 이미지 센서에 존재하며, 다른 픽셀보다 밝거나 어둡게 보이기 때문에 이미지의 결함으로 인식됩니다. 센서 생산 중에 아주 세심한 주의를 기울여도, 센서에서 핫 픽셀을 완전히 피할 수는 없습니다.
카메라를 조립할 때, 가장 높은 밝기 값을 갖는 핫 픽셀이 감지되고 후속 핫 픽셀 교정을 위해 카메라 메모리에 영구적으로 저장됩니다. 그러나, 이 프로세스는 테스트 당시의 상황만을 고려합니다. 노출 시간, 게인 또는 센서 온도와 함께 핫 픽셀의 가시성이 증가함에 따라, 카메라 메모리에 저장된 것 이외의 핫 픽셀도 이미지 내용에 따라 이미지의 결함으로 인식될 수 있습니다. 이러한 요인으로 인해, 보정된 수보다 많은 핫 픽셀이 표시될 수 있습니다.
그렇다면 모든 동작 환경에서 어플리케이션이 직접, 동적으로 핫 픽셀을 감지할 수 있다면 정말 멋진 아이디어가 아닐까요? 바로, 이것이 버전 4.82부터 IDS Software Suite에서 사용할 수 있는 "적응형 핫 픽셀 교정" 덕분에 이제 수행할 수 있는 작업입니다.
배경
핫 픽셀은 반응하지 않거나, 입사광에 선형으로 반응하지 않는, 센서 픽셀입니다. 채도(saturation), 감도(sensitivity), 노이즈 및 기타 픽셀 특성은 인접하는 픽셀들의 특성과 다릅니다. 이 "결함"으로 인해, 이미지에 핫 픽셀이 산만한 결함으로 나타납니다.
핫 픽셀은 긴 노출 시간, 높은 게인 설정 또는 높은 센서 작동 온도와 결합하여 발생할 가능성이 더 높습니다.
핫 픽셀의 감지 및 교정은 매우 프로세서 집약적인 픽셀 동작들에 기반합니다. 따라서, 이러한 유형의 데이터 교정에 대한 다양한 효과적인 방법들을 사용할 수 있으며 리소스가 부족할 수 있습니다. 카메라 또는 어플리케이션이 어떤 방법이 가장 효과적인 지를 결정할 것입니다.
핫 픽셀 교정
IDS Software Suite은 3가지 교정 옵션들을 제공하고, 이는 사용중인 카메라에 따라 선택할 수 있습니다. uEye Cockpit에서, 다양한 방법들을 테스트하고 어플리케이션에 맞추어 설정할 수 있습니다. 이를 위하여, "uEye>속성" 아래의 uEye Cockpit에서 카메라 속성을 여세요. "기타" 탭에서 핫 픽셀 교정을 설정할 수 있습니다.
"핫 픽셀 교정" 옵션은 비휘발성 카메라 메모리에 정의된 정적 핫 픽셀 목록에 기반하여 교정을 활성화합니다. "센서 핫 픽셀 교정" 옵션은 센서가 지원하는 모델에 대한 내부 교정을 활성화합니다. 세 번째 옵션은 새로운 적응형 핫 픽셀 교정 기능을 활성화합니다.
핫 픽셀 교정
IDS 카메라가 생산 공정을 마치기 전에, 각 카메라는 핫 픽셀을 테스트하고 핫 픽셀 목록은 비휘발성 카메라 메모리 (보정)에 정의됩니다. 핫 픽셀 교정이 활성화되면, 이 목록의 픽셀만이 정적 메소드에서 수정됩니다. 그러나, 정의된 핫 픽셀 목록에 없는 추가 핫 픽셀이 라이브 동작 중에 보일 수 있습니다.
사용자는 uEye Hotpixel Editor를 사용하여 보정 중에 생성된 핫 픽셀 목록을 확장할 수 있습니다 (테크팁 "uEye Hotpixel Editor로 핫 픽셀 교정" 참조).
센서 핫 픽셀 교정
추가적으로, 센서별 핫 픽셀 교정 기능이 일부 센서에 통합되어 있습니다. 이러한 유형의 핫 픽셀 교정은 완전히 자동화되어 있으며 CPU에 어떠한 추가 부하도 주지 않습니다. 핫 픽셀은 이미지 데이터로 센서를 떠나기 전에 감지되고 교정됩니다.
적응형 핫 픽셀 교정
IDS Software Suite 4.82에서 사용할 수 있는 새로운 적응형 핫 픽셀 교정 기능은 어플리케이션이 실행되는 동안 핫 픽셀을 동적으로 감지하고 교정할 수 있습니다. 픽셀 값이 방향 및 강도 측면에서 주변 픽셀과 매칭하도록 효과적으로 조정되기 때문에, 이 방법은 "적응형" 입니다.
적응형 핫 픽셀 교정 사용하기
새로운 적응형 핫 픽셀 교정 기능은 다른 두 가지 모드들로 실행될 수 있습니다.
"한 번 감지" 모드
이 모드에서는, 핫 픽셀이 한 번 감지되어 메모리에 일시적으로 저장됩니다. 적응형 핫 픽셀 교정은, 핫 픽셀의 추가 동적 감지가 실행되지 않는 한, 이 목록을 계속 사용합니다. 그 결과, 추가 CPU 로드가 발생하지 않습니다. 이 모드는 추가 동적 조정이 필요하지 않은 정적 조명 조건을 갖는 모든 어플리케이션들에 적합합니다.
"탐지 리셋" 버튼을 사용하여, 핫 픽셀 목록을 리셋하고 다음 이미지로 어플리케이션을 "재보정"할 수 있습니다. 이 버튼은 "한 번 감지" 모드에서만 사용할 수 있습니다. 감지는 핫 픽셀 감지 중에 센서가 어두워지면 가장 효율적으로 작동합니다.
이 모드에서 시스템을 재시작하는 것이 필요하면, 재시작 후에는 목록이 더 이상 메모리에 존재하지 않습니다. 카메라가 다시 열리면, 적응형 핫 픽셀 교정이 누락된 목록 때문에 활성화되면 자동으로 핫 픽셀 감지를 수행합니다. 관심 영역 (AOI)이 변경될 때마다 새 목록도 생성됩니다.
"동적 감지" 모드
핫 픽셀 목록은 각 이미지와 함께 동적으로 감지됩니다. 그 결과, 적응형 핫 픽셀 교정은 변화하는 조명 조건에 대하여 보다 효과적으로 대응할 수 있습니다. 그러나, 이 CPU 집약적 모드에서는 전체 프레임 레이트를 얻을 수 없습니다.
교정된 핫 픽셀의 개수가 추가 정보로 표시됩니다. "한 번 감지" 모드에서, 이 값은 한 번 계산되고 다음 감지가 실행될 때까지 변경되지 않습니다. "동적 감지" 모드에서, 이 값은 각 이미지에 따라 변경됩니다.
적응형 핫 픽셀 교정의 민감도
"민감도" 슬라이더를 사용하여 픽셀이 언제 핫 픽셀로 감지될 지를 결정할 수 있습니다. 디폴트 설정에서, 핫 픽셀은 표시되기 전에 센서 노이즈로부터 필터링됩니다. 예외적인 경우로 너무 많은 핫 픽셀들이 감지되거나 교정이 활성화된 후에도 핫 픽셀이 계속 보이면, 감도를 조정할 수 있습니다.
어플리케이션 분야들
적응형 핫 픽셀 교정은, 예를 들어 긴 노출 시간, 높은 게인 설정 또는 높은 동작 온도의 결과로, 공장 보정 후에만 보이는 핫 픽셀을 제거하는 데 도움이 됩니다.
긴 노출 시간의 경우 높은 프레임 레이트는 아무런 역할을 하지 않습니다. 이 경우, 적응형 및 동적 핫 픽셀 교정이 각 이미지에 유용합니다. "동적 감지" 모드에서, 핫 픽셀은 각 개별 이미지에 대해 다시 계산되고 교정됩니다.
높은 프레임 레이트를 달성하기 위하여, "한 번 감지" 모드에서 적응형 핫 픽셀 교정을 사용하세요. 이를 통해 메모리에 저장된 핫 픽셀 목록을 만들 수 있습니다. 일단 이 작업이 완료되면, 이 목록의 픽셀만 핫 픽셀 교정을 통해 보간됩니다. 필요하면, "한 번 실행" 버튼을 사용하여 목록을 다시 생성하여 상당히 다른 이미지 콘텐츠에 반응하거나, 특정 시간 간격으로 목록을 업데이트할 수 있습니다.
다양한 방법들의 비교
감지 |
교정 |
uEye 모델 |
|
|---|---|---|---|
핫 픽셀 교정 |
카메라 조립 중 자동으로 1x |
각 이미지와 함께 |
모든 경우에 사용 가능 |
적응형 핫 픽셀 교정 |
"한 번" "동적" |
각 이미지와 함께 |
모든 경우에 사용 가능 |
센서 핫 픽셀 교정 |
센서에 따름 |
센서에 따름 |
특정 모델만 |
- 적응형 핫 픽셀 교정은 센서 내부 교정만큼 효과적이지만 소프트웨어에서 작동하므로 모든 카메라에서 사용할 수 있습니다. 노출 시간이 길어짐에 따라 빈도가 증가하여 핫 픽셀이 발생하므로, 약간 더 높은 CPU 부하는 무시할 수 있습니다.
- 언제든지 핫 픽셀 목록의 동적 생성을 통해 임의의 운영 상황에 대해서도 시스템을 신속하고 최적으로 "보정"할 수 있습니다.
- 적응형 교정은 특히 가장자리에서 결과를 개선하는 동시에, 이미지 콘텐츠에 대한 개입을 최소화합니다.
요약
우리의 새로운 적응형 핫 픽셀 교정 기능은 다양한 어플리케이션들에서 핫 픽셀을 처리하는 데 훨씬 더 큰 유연성을 제공합니다. 게다가, 어플리케이션에서 직접 적응형 교정을 수행할 수 있으므로 어플리케이션 조건에 따라 최상의 최적화가 가능합니다.
적응형 핫 픽셀 교정으로 최상의 결과를 달성하기 위하여, 다음 사항에 유의하십시오:
- "동적 감지" 모드에서, 각 이미지에 대해 핫 픽셀 교정이 수행되어 동시에 CPU 부하가 증가합니다. 특정 상황에서는 이 모드에서 전체 프레임 레이트를 얻지 못할 수 있습니다.
- 1-4 픽셀 크기의 반사와 같은 작은, 높은 콘트라스트의 이미지 구조는 핫 픽셀로 감지되어 교정될 수 있습니다. 이 동작이 발생하지 않기를 원한다면, "한 번 감지" 모드를 사용하는 것을 권장합니다.
- 적응형 핫 픽셀 교정은 서브샘플링, 비닝 또는 스케일러와 함께 사용할 수 있습니다.
- 현재 적응형 핫 픽셀 교정은 소프트웨어 색상 형식 또는 RAW 색상 형식에서만 사용할 수 있습니다.
핫 픽셀 교정 프로그래밍에 대한 추가 정보는, uEye 매뉴얼을 참조하세요.