Uso flexible y dinámico de la corrección adaptativa de píxeles calientes

Transcripción

1 Uso flexible y dinámico de la corrección adaptativa Qué es ese puntito que veo en la pantalla? Quien se haya hecho esta pregunta, probablemente estuviera contemplando un píxel caliente. Estos píxeles están presentes en mayor o menor número en cualquier sensor de imagen y se perciben como un defecto, ya que son más claros o más oscuros que los píxeles circundantes. Por mucho esmero que se ponga en la fabricación del sensor, es imposible evitar la aparición. Los píxeles más visibles se detectan en fábrica y se guardan de manera permanente en la memoria de la cámara para poderlos corregir. Sin embargo, esto solo tiene en cuenta la situación en el momento de llevarse a cabo el control de calidad. La visibilidad de los puntos defectuosos aumenta a la par que el tiempo de exposición, la ganancia y la temperatura del sensor, de manera que, dependiendo del contenido de la imagen, esos píxeles no serán los únicos que se aprecien. De hecho, el número de puntos visibles puede ser mucho mayor que el número calibrados. No estaría bien que los píxeles pudieran detectarse y corregirse de manera dinámica en la propia aplicación sean cuales sean las condiciones de funcionamiento? La nueva función de "corrección adaptativa ", disponible a partir de la versión 4.82 de IDS Software Suite, lo hace posible. Contexto Un píxel caliente es un píxel del sensor que no reacciona, o no lo hace de forma lineal, a la luz incidente. En comparación con los píxeles vecinos, presentan diferencias en cuanto a saturación, sensibilidad, nivel de ruido y otras características. Debido a este "defecto", los píxeles interfieren en la calidad de la imagen. La aparición se ve favorecida por tiempos de exposición largos, un ajuste de ganancia elevado o el calentamiento del sensor. Fig. 1: Píxeles con un sensor de color (izquierda) y la imagen "corregida" (derecha) Para la detección y corrección de los píxeles se realizan operaciones que requieren una elevada capacidad de cálculo. Existen varios métodos eficaces para llevar a cabo dicha corrección, 1

2 pero algunos consumen más recursos que otros. La elección del método utilizado dependerá de la cámara o de la aplicación. Dependiendo de la cámara utilizada, IDS Software Suite ofrece 3 posibilidades de corrección. El programa ueye Cockpit permite probar los diferentes métodos y configurarlos para la aplicación que corresponda. Solo tiene que abrir la opción de propiedades de la cámara en ueye Cockpit mediante el menú "ueye > Propiedades". En la pestaña "Varios" se configura la corrección. Fig. 2: en ueye Cockpit Con la opción " " se activa la corrección de los píxeles estáticos que están guardados en la memoria permanente de la cámara. Con la opción " del sensor" se activa la corrección interna en los modelos cuyo sensor lo permita. La tercera opción activa la nueva corrección adaptativa. Antes de abandonar la fábrica, todas y cada una de las cámaras IDS son examinadas en relación con los píxeles. En la memoria permanente de la cámara se guarda una lista de los píxeles detectados (calibración). Si la corrección está activada, este procedimiento estático corrige tan solo los píxeles de esa lista. Sin embargo, además de los píxeles guardados en la memoria, durante el funcionamiento puede que aparezcan otros nuevos. Por medio del programa ueye Hotpixel Editor el usuario puede ampliar la lista detectados durante la calibración (ver el consejo técnico " con ueye Hotpixel Editor"). del sensor Algunos sensores tienen integrada además una función de corrección interna. Esta variante funciona de manera totalmente automática sin consumir recursos de la CPU. Los píxeles se detectan y se corrigen antes de que salgan del sensor como datos de imagen. adaptativa La nueva función de corrección adaptativa, disponible a partir de la versión 4.82 de IDS Software Suite, permite detectar y corregir los píxeles de forma dinámica durante la aplicación. Este método recibe el calificativo de "adaptativo" porque los valores de los píxeles se modifican en dirección e intensidad dependiendo de los píxeles circundantes. 2

3 Uso de la corrección adaptativa La nueva corrección adaptativa tiene dos modos de funcionamiento. Modo "Detect once" En este modo los píxeles se detectan una vez y se guardan temporalmente en la memoria de trabajo. Mientras no se lleve a cabo otra detección dinámica la corrección adaptativa utiliza los píxeles de esta lista. Este proceso no consume potencia de cálculo adicional. Este modo es adecuado para aplicaciones con condiciones lumínicas estáticas que no precisan una adaptación dinámica suplementaria. Con el botón "Volver a detectar" se restablece la lista y se "calibra" de nuevo la aplicación con la siguiente imagen. Este botón solo puede utilizarse en el modo "Detect once". Para conseguir la máxima eficacia, hay que oscurecer el sensor durante la detección. Si es necesario reiniciar el sistema en este modo, la lista guardada en la memoria de trabajo se borra. Al no encontrarse esta lista, si se vuelve a abrir la cámara la corrección adaptativa realiza una detección automática durante la activación. Cada vez que cambia el área de imagen (AOI) también se crea automáticamente una lista nueva. Modo "Detect dynamically" La lista se detecta de forma dinámica para cada imagen. De este modo, la corrección adaptativa puede responder mejor a variaciones en las condiciones lumínicas. No obstante, este modo requiere mucha capacidad de cálculo y en ocasiones no se puede alcanzar la máxima frecuencia de imagen (framerate). Como información adicional, se indica el número corregidos. En el modo "Detect once" este valor se determina una vez y permanece invariable hasta la siguiente detección. En el modo "Detect dynamically", este valor cambia con cada imagen. Sensibilidad de la corrección adaptativa El regulador de sensibilidad permite influir en cuándo un píxel se considerará un píxel caliente durante la detección. Con el ajuste predeterminado, los píxeles debidos al ruido del sensor se filtran antes de que sean visibles. Si en casos excepcionales se detectan demasiados píxeles, o bien quedan píxeles visibles después de realizarse la corrección, es posible modificar la sensibilidad. Campos de aplicación La corrección adaptativa ayuda a eliminar los píxeles que se hacen visibles después de la calibración realizada en fábrica, por ejemplo debido a tiempos de exposición muy largos, ajustes de ganancia elevados o temperaturas de funcionamiento elevadas. Si el tiempo de exposición es largo, que la frecuencia de imagen sea elevada es irrelevante. En este caso es conveniente una corrección adaptativa y dinámica para cada imagen. En el modo "Detect dynamically" los píxeles se detectan de nuevo y se corrigen en cada imagen. 3

4 Para alcanzar frecuencias de imagen elevadas debe utilizarse la corrección adaptativa en el modo "Detect once". Con este modo se genera una lista que se guarda en la memoria de trabajo. La corrección únicamente interpola los píxeles de esa lista. Si es necesario, se puede volver a generar la lista con el botón "Run once" para reaccionar a cambios importantes en el contenido de la imagen o para actualizar la lista con determinada periodicidad. Comparación de los diferentes métodos Detección Modelos ueye 1 vez de forma automática cuando se fabrica la cámara lista persistente y limitada Ampliable manualmente mediante "ueye Hotpixel Editor" Con lista estática No adaptativa Carga adicional de la CPU Disponible para todos adaptativa "ONCE" 1 vez en cualquier momento Lista temporal e ilimitada "DYNAMIC" Lista temporal e ilimitada Carga adicional de la CPU Con lista dinámica adaptativa Carga adicional de la CPU Disponible para todos del sensor En función del sensor En función del sensor Solo determinados modelos La corrección adaptativa tiene una efectividad similar a la corrección propia del sensor, pero se lleva a cabo mediante software y por esa razón está disponible para todas las cámaras. Dado que con tiempos de exposición largos aparecen más píxeles, el pequeño incremento de la carga de la CPU es insignificante. Con la generación dinámica de listas en cualquier momento es posible "calibrar" el sistema de manera rápida y óptima para cualquier situación de funcionamiento. Mediante la corrección adaptativa se consiguen mejores resultados en los bordes con una mínima intervención en el contenido de la imagen. Fig. 3: Mejores resultados en los bordes con la corrección adaptativa 4

5 Conclusión La nueva función de corrección adaptativa ofrece más posibilidades de intervención contra los píxeles en diferentes aplicaciones. Además, la corrección se puede realizar sobre el terreno para lograr así una adaptación óptima a las condiciones de la aplicación. Para obtener el mejor resultado posible con la corrección adaptativa tenga en cuenta lo siguiente: En el modo "Detect dynamically", la corrección se realiza para cada imagen, con lo que aumenta la carga de la CPU. En ocasiones con este modo no se alcanza la máxima frecuencia de imagen. Cabe la posibilidad de que las estructuras de imagen pequeñas y muy contrastadas, por ejemplo reflexiones con un tamaño de 1-4 píxeles, se identifiquen como píxeles y se corrijan. Si no desea que esto ocurra le recomendamos que utilice el modo "Detect once". La corrección adaptativa puede utilizarse junto con subsampling, binning o escalado. Por el momento, la corrección adaptativa únicamente puede utilizarse con formatos de color de software o RAW. Para obtener más información sobre la programación de la corrección, consulte el manual de ueye en Autores Marion Gentele, Redacción técnica Heiko Seitz. Redacción técnica Contacto IDS Imaging Development Systems GmbH Dimbacher Straße 6-8 D Obersulm Alemania Tel marketing@ids-imaging.com Web: IDS Imaging Development Systems GmbH Más consejos técnicos y campos de aplicación en nuestra página web. 5