Das mache ich selbst! Hotpixel-Korrektur mit dem uEye Hotpixel Editor

TechTipp: uEye Hotpixel Editor
Das mache ich selbst!
Hotpixel-Korrektur mit dem uEye Hotpixel Editor
Auf jedem Sensor gibt es Pixel, die nicht proportional auf das einfallende Licht reagieren. Oft sind diese Pixel heller und bei dunklen Bildern stören diese besonders als bunte Sprenkel. Diese sogenannten Hotpixel werden bereits während
der Kamerafertigung ermittelt und als Tabelle in der Kamera dauerhaft gespeichert.
Bei der Ermittlung der Hotpixel werden Kameraparameter für allgemeine Anforderungen zugrunde gelegt. Allerdings können aufgrund langer Belichtungszeiten,
hoher Verstärkungseinstellungen oder hohen Betriebstemperaturen temporär
neue Hotpixel entstehen. Für diese spezifischen Betriebsbedingungen können
Sie mit dem uEye Hotpixel Editor neue Hotpixel schnell und einfach korrigieren.
Der uEye Hotpixel Editor ist Bestandteil der kostenlosen IDS Software Suite und
es ist nicht notwendig die Kamera für die Hotpixel-Korrektur an IDS Imaging Development Systems GmbH einzusenden.
Hintergrund
In einem speziellen Arbeitsschritt wird jeder einzelne Sensor vor dem Verlassen
der Fertigung auf Hotpixel geprüft. Hierfür werden bei abgedunkeltem Sensor mit
langer Belichtungszeit Bilder aufgenommen. Wenn die Helligkeit eines Pixels um
einen bestimmten Wert nach oben von der mittleren Bildhelligkeit abweicht, wird
es als Hotpixel klassifiziert. Diese Hotpixel werden im Kameraspeicher hinterlegt.
Hotpixel eines Farbsensors
Wenn Sie die Funktion „Hotpixel-Korrektur“ im uEye Cockpit aktivieren (Kameraeigenschaften > Reiter „Diverses“), werden die Hotpixel im aufgenommenen Bild
korrigiert, indem der Helligkeitswert von zwei horizontal benachbarten Pixeln gemittelt wird. Bei Farbsensoren erfolgt die Korrektur farbrichtig im Raw-BayerFormat, also vor der Farbkonvertierung. Manche Sensormodelle bieten auch eine
Korrektur der Hotpixel direkt im Sensor an.
Standardmäßig ist die Hotpixel-Korrektur immer aktiviert. Wenn Sie selbst Hotpixel mit einer eigenen Software ermitteln möchten, müssen Sie die HotpixelKorrektur (und ggf. sensorseitige Korrekturen) deaktivieren.
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TechTipp: uEye Hotpixel Editor
Zusätzlich werden die Sensoren auf sogenannte Cold- und Deadpixel getestet.
Beim Qualitätstest werden Sensoren aussortiert, die Defektpixel-Cluster (mehr
als zwei benachbarte farbgleiche Defektpixel) besitzen. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass im Betrieb der Kamera vor allem in sehr warmer Umgebung weitere Defektpixel auftreten.
Wenn aufgrund langer Belichtungszeiten oder hoher Verstärkungseinstellungen
neue Hotpixel entstehen, können Sie diese neuen Hotpixel schnell und einfach
mit dem uEye Hotpixel Editor in die Hotpixel-Korrektur aufnehmen.
uEye Hotpixel Editor verwenden
Dunkeln Sie den Sensor mit der Verschlusskappe oder die gesamte Kamera
komplett ab und öffnen Sie den uEye Hotpixel Editor über „Start > Alle Programme > IDS > uEye > uEye HotpixelEditor“. In der Kameraliste unterhalb der Menüzeile werden Ihnen alle gefundenen IDS Kameras mit ihrem Status angezeigt.
Kameras mit dem Status „in use“ können nicht geöffnet werden, da diese bereits
in einer anderen Anwendung geöffnet sind.
Markieren Sie in der Kameraliste die Kamera, deren Hotpixel Sie bearbeiten
möchten und klicken Sie auf die Schaltfläche „Open camera“. Das Programm
stellt automatisch die Belichtungszeit nach oben und die Gesamtverstärkung
(master gain) auf einen moderaten mittleren Wert von 50. Sie können die Bildrate, Belichtungszeit und die Gesamtverstärkung über die Schieberegler im Bereich
„Camera properties“ verändern. Beachten Sie, dass die Bildrate (frame rate) auf
niedrige Werte beschränkt ist, um besonders lange Belichtungszeiten zu ermöglichen. Setzen Sie die Kameraparameter möglichst analog zu Ihrer Zielanwendung. Hier sind vor allem die Einstellungen für die Belichtungszeit und die Verstärkung wichtig.
uEye Hotpixel Editor
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TechTipp: uEye Hotpixel Editor
Nach dem Öffnen der Kamera können Sie im zweiten Reiter der „Camera list“ die
Hotpixelliste der Kamera einsehen („Hot pixel list“). In dieser Liste sind die
werkseitig erfassten Hotpixel aufgeführt („ignore“). Wenn Sie eigene Hotpixel definieren, werden diese in der Liste als „user“ klassifiziert. Benutzerdefinierte Hotpixel werden im Livebild grün markiert.
Im Bereich „Magnifier“ können Sie Hotpixel exakt markieren und den Wert des
markierten Pixels auslesen. Über die Schaltflächen in der Menüzeile können Sie
die Hotpixel-Korrektur aktivieren oder deaktivieren („Hot pixel correction“) und
vorhandene Hotpixel markieren („Highlight“).
Hotpixel automatisch ermitteln
Um Hotpixel automatisch zu ermitteln, klicken Sie auf die Schaltfläche „Detect hot
pixel“, um den Dialog „Hot pixel detection“ zu öffnen.
Hotpixel automatisch
erkennen
Mit dem Schieberegler „Threshold“ geben Sie an, wie stark sich ein Pixel von den
anderen Pixeln unterscheiden muss, um als Hotpixel zu gelten. Je höher der
Grenzwert („Threshold“) ist, desto stärker müssen sich die Pixel unterscheiden.
Dagegen kann ein niedriger Grenzwert zu sehr vielen Treffern führen. Um nicht
das temporäre Rauschen mit zu erfassen, wird der Mittelwert aller Pixel der letzten 10 Bilder als Referenz für den Grenzwert benutzt.
Über die Option „Clear old hot pixel list“ können Sie die bisherige benutzerdefinierte Hotpixel-Liste in der Kamera vor der Suche löschen.
In das Kamera-EEPROM kann nur eine begrenzte Anzahl an Hotpixel geschrieben werden. Es kann vorkommen, dass Sie eventuell zu viele Hotpixel finden,
wenn Sie den Grenzwert zu niedrig definieren. Erhöhen Sie in diesem Fall den
Grenzwert oder verringern Sie die Belichtungszeit oder die Verstärkung.
Hotpixel manuell definieren
Einzelne Hotpixel können Sie auch manuell definieren: Markieren Sie mit Hilfe
der Lupe („Magnifier“) das entsprechende Pixel. Klicken Sie auf die Schaltfläche
„Add hot pixel“, um das Pixel in die Hotpixel-Liste aufzunehmen.
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TechTipp: uEye Hotpixel Editor
Sie können nun weitere Hotpixel hinzufügen oder benutzerdefinierte Hotpixel aus
der Hotpixel-Liste entfernen („Delete hot pixel“). Nach dem Bearbeiten der Hotpixel-Liste speichern Sie diese in das Kamera-EEPROM. Klicken Sie hierfür auf die
Schaltfläche „Write hot pixel“. Durch das Speichern der Hotpixel-Liste wird eine
bereits vorhandene benutzerdefinierte Hotpixel-Liste überschrieben.
Hotpixel-Liste ins
EEPROM speichern
Hinweise zur Hotpixelkorrektur
Folgende Einschränkungen gelten für die Hotpixel-Korrektur:




Die Hotpixel-Korrektur kann nicht verwendet werden in Verbindung mit
aktiviertem Subsampling oder Binning mit Faktoren größer 2x.
Beachten Sie, dass die Kameramodelle XS und USB 3 uEye XC keine
Hotpixel-Korrektur unterstützen.
Die Modelle UI-124x/UI-324x/UI-524x und UI-125x/UI-325x/UI-525x besitzen eine sensoreigene Hotpixel-Korrektur. Die softwareseitige Korrektur korrigiert nur die Hotpixel, die der Sensor nicht selbst korrigieren kann.
Bei CCD-Modellen kann es vorkommen, dass mit den Standardeinstellungen keine Hotpixel gefunden wurden. Stellen Sie in diesem Fall einen
niedrigeren Grenzwert ein.
Die maximale Anzahl hinterlegter Hotpixel beträgt bei uEye Kameras:
uEye Modell
max. hinterlegte Hotpixel
USB 3 uEye (CMOS)
768
USB uEye (CMOS)
768
USB uEye (CCD)
20
GigE uEye (CMOS)
384
GigE uEye (CCD)
20
Anwendungsgebiete
Die Definition der Hotpixel vor Ort bietet mehrere Vorteile: Die Kamera muss nicht
an IDS eingeschickt werden, dies spart einerseits Zeit und Kosten. Andererseits
kann die Hotpixel-Definition perfekt auf die Kameraparameter der Anwendung
abgestimmt werden. Auch Umgebungsbedingungen (bspw. die Umgebungstemperatur) können dadurch mit in Betracht gezogen werden.
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TechTipp: uEye Hotpixel Editor
Fazit
Die Hotpixel-Korrektur ermöglicht eine optimale Bildqualität, da Hotpixel einfach
herausgerechnet werden können. Mit dem uEye Hotpixel Editor können Sie
selbst zu den werkseitig erfassten Hotpixel-Listen eigene, benutzerdefinierte Hotpixel-Listen erstellen.
Mit der uEye API-Funktion „is_HotPixel“ oder der uEye .NET-Klasse „Hotpixel“
können Sie die Hotpixelkorrektur programmieren.
Weitere Informationen zur Einstellung und Programmierung der HotpixelKorrektur finden Sie im uEye Handbuch unter http://de.ids-imaging.com/manualsueye.html.
Autoren
Daniel Diezemann, Senior Vision Consultant
Marion Gentele, Technische Dokumentation
Kontakt
IDS Imaging Development Systems GmbH
Dimbacher Straße 6-8
74182 Obersulm
Deutschland
Tel.:
+49 7134 96196-0
E-Mail: [email protected]
Web: www.ids-imaging.de
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Weitere TechTipps und Applikationsberichte finden Sie auf unserer Website.
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