12/02/2025Como realizar a calibração DSNU, a calibração PRNU e a LUT?
1. Calibração DSNU
(1)Por que o DSNU (Não-uniformidade do sinal escuro)calibração
No sensor, está presente alguma corrente escura, mesmo em condições de escuridão total. Essas correntes escuras formam uma distribuição não uniforme na superfície do sensor devido a pequenas diferenças no processo de fabricação, exigindo, portanto, uma calibração uniforme do fundo da imagem pela calibração DSNU.
(2)DSNUcalibraçãoMétodos
1) Aquisição de dados: Primeiro, a câmera precisa coletar um conjunto de imagens de campo escuro na escuridão total.
2) Média: Calcule a média de fase da imagem de campo escuro adquirida para obter uma imagem de campo escuro média.
3) Imagem de calibração geral: subtraia uma imagem de referência (todos os valores 0 ou todos os valores 100, etc.) para gerar uma imagem de calibração de campo escuro.
4) Imagem de calibração de armazenamento: A imagem de calibração de campo escuro resultante é armazenada em uma memória não volátil dentro da câmera, servindo como entrada para o algoritmo de calibração de campo escuro subsequente.
5) Calibração da aplicação: Ao capturar uma imagem real, a câmera subtrai a imagem corrigida para eliminar a desigualdade da corrente escura do sensor.
(3) DSNU corrigido antes e depois da comparação
É evidente, a partir dos dois gráficos a seguir, que a imagem corrigida na direção horizontal apresenta uma melhoria significativa em relação à uniformidade da imagem antes da calibração.
Curva de valor de cinza horizontal de campo escuro não corrigida
Curva de valor de cinza horizontal em campo escuro após calibração DSNU
(4)A DSNUcalibraçãopassos
1) O modo de operação do ventilador (FanOperationMode) está definido como Temperatura e o modo de operação do TEC (TECOperationMode) também está definido como Temperatura.
2) Defina a temperatura CoolOperationTemperature para a temperatura real de operação.
3) Aguarde a estabilização da temperatura do sensor. (DeviceControl / SensorTemperature)
4) Defina BinningHorizontal e BinningVertical como X1.
5) Defina TriggerMode como Off.
6) Defina LUTEnalbe como Desligado.
7) Defina DSNUMode como Off.
8) Defina PRNUMode como Off.
9) Desative o TestPattern.
10) Defina o modo de operação para TDI.
11) Defina o BlackLevel como 0.
12) Defina AcquisitionLineRate, TDIStagesP1, AnalogGain e PixelFormat como parâmetros na operação real.
13) Cubra a tampa da lente. Se não for conveniente cobrir a tampa da lente, você pode verificar se o valor médio do nível de cinza, quando AcquisitionLineRate for 80000Hz, TDIStagesP1 for 256, AnalogGain for X2, PixelFormat for 8bit e o valor médio do nível de cinza após configurar os parâmetros acima, deve ser em torno de 20. Se for maior que 20, há vazamento de luz; nossa sugestão é cobrir a tampa.
14) Ao iniciar a captura, a câmera DSNUGenerate inicia a calibração DSNU. O tempo necessário está relacionado à configuração AcquisitionLineRate. Defina DSNUMode como On e observe o valor médio de cinza da imagem. Teoricamente, o valor médio de cinza para 8 bits é 6, para 10 bits é 25 e para 12 bits é 100. Se a diferença entre o valor médio de cinza e o valor teórico indicar que a calibração DSNU está incorreta, verifique se o procedimento de operação está correto.
15) Se for determinado que a calibração DSNU é válida, o DSNUSave pode ser executado. Os dados corrigidos serão então vinculados ao PixelFormat e ao AnalogGain atuais e armazenados na memória não volátil da câmera. A perda de energia não ocorre. Na próxima vez, os dados de calibração armazenados serão carregados automaticamente sob a combinação de PixelFormat e AnalogGain.
16) Se a opção DSNUGenerateAll estiver selecionada, a fase alterna automaticamente o ganho analógico de X2 para X8, realiza a calibração DSNU uma vez para cada ganho de simulação e salva automaticamente os dados na memória não volátil da câmera após cada calibração. Isso sobrescreverá os dados da calibração anterior, portanto, é necessário verificar se os dados da calibração DSNU anterior podem ser sobrescritos antes de realizar a calibração. A opção DSNUGenerateAll só realizará a calibração com o PixelFormat configurado no momento. Se precisar realizar a calibração DSNU com outros parâmetros de PixelFormat, você deverá selecionar o parâmetro de PixelFormat desejado e, em seguida, executar a opção DSNUGenerateAll.
(5)DSNUcalibraçãoPerguntas frequentes
1)Função do DSNULoad
Ao usar o DSNUGenerate, a calibração não é salva diretamente na memória volátil, mas sim na DDR. Isso causa perda de energia. Se os resultados da calibração do DSNUGenerate não forem satisfatórios, é necessário recarregar o histórico de parâmetros de calibração da câmera armazenado no DSNU. Para isso, clique em DSNULoad e carregue os dados de calibração da câmera armazenados anteriormente.
2)Por que diferente?linhafrequência, ganho analógico,Estágio TDIPara realizar o DSNU, é necessário verificar a profundidade de bits e a temperatura.calibraçãoseparadamente
Devido à corrente escura do sensor, à variação na frequência da linha, ao ganho analógico, ao estágio TDI, à profundidade de bits e aos dados de temperatura de fundo, não é possível corrigir todas as cenas na fábrica e salvá-las na câmera. Portanto, recomenda-se que os clientes façam a correção de acordo com as condições de uso de seus próprios equipamentos. Os dados a seguir foram obtidos com a configuração de ganho analógico X2, ganho digital X1 e estágio TDI 256, com o valor médio de cinza da imagem de campo escuro definido em 1K e 300K, respectivamente. O valor médio de cinza do campo escuro varia bastante de acordo com a frequência da linha. Esses dados demonstram que a calibração DSNU deve ser feita individualmente para cada frequência de linha.
| frequência da linha | 8 bits | 10 bits | 12 bits |
| 300 mil | 20 | 80 | 70 |
| 1K | 31 | 108 | 150 |
3)Por que a imagem corrigida com DSNU aberto de 8 bits e 10 bits não fica saturada, e o valor médio de cinza da imagem após a correção com DSNU aberto de 12 bits aumenta?
Em 8 bits, a calibração DSNU subtrai uma imagem de referência (6DN) da imagem média do campo escuro (20DN) para gerar uma imagem de calibração de corrente escura (14DN). Quando a função de calibração está ativada, a imagem de calibração de corrente escura (14DN) é subtraída da imagem original em tempo real, de modo que a imagem ficará mais escura em relação à imagem original e não poderá ser saturada, o mesmo ocorrendo em 10 bits.
Em 12 bits, a calibração DSNU utiliza a imagem de campo escuro média (70DN) menos uma imagem de referência (100DN) para gerar uma imagem de calibração de corrente escura (-30DN). Quando a função de calibração está ativada, a imagem de calibração de corrente escura (-30DN) é utilizada em tempo real, subtraindo-se a imagem original, resultando em uma imagem mais brilhante em relação à imagem original. Caso os problemas acima afetem o uso, podem ser corrigidos ajustando o valor de BlackLevel.
Os dados acima são o resultado da frequência de 300K, ganho analógico X2, ganho digital X1 e estágio TDI 256. Sob diferentes frequências de linhas, o DSNU na imagem é diferente, o que precisa ser analisado separadamente de acordo com a lógica acima.
4)Por quanto tempo dura o DSNU?calibraçãopegar
Como a calibração DSNU requer a aquisição de imagens, o tempo de calibração está correlacionado com a frequência da linha. Quanto maior a frequência da linha, mais rápida a calibração e menor o tempo necessário. O tempo teórico de calibração pode ser calculado pela tabela de cálculo de tempo de geração do DSNU PRNU. O DSNUGenerate ou DSNUGenerateAll pode ser verificado pelo código mostrado na figura abaixo. Se a correção for aplicada na amostra, a calibração pode ser verificada observando se a imagem retorna ao normal.
5)Como avaliar se a DSNUcalibraçãoé bem-sucedido
Primeiro, o DSNUMode precisa estar ativado (On) e o BlackLevel (BlackLevel) definido como 0 para verificar se o valor médio de cinza da imagem está dentro da faixa correta. O valor médio de cinza correto deve ser 6 para 8 bits, 25 para 10 bits e 100 para 12 bits. Em seguida, podemos comparar a uniformidade da imagem na direção horizontal. Para isso, colete as imagens com o DSNUMode desativado (Off) e ativado (On), respectivamente, e compare a uniformidade horizontal da imagem com o ImageJ. Se a uniformidade for significativamente melhor, a calibração DSNU foi bem-sucedida e os parâmetros do grupo podem ser salvos na câmera através do comando DSNU Save.
6)Por que a DSNUcalibraçãoO efeito mudou após a alteração do ganho analógico ou da profundidade de bits.
Como os parâmetros de calibração DSNU com diferentes profundidades de bits e ganhos analógicos são salvos separadamente, os parâmetros DSNU correspondentes serão carregados automaticamente, sem a necessidade de executar o comando DSNULoad, ao alternar a profundidade de bits ou o ganho analógico. Portanto, se precisar alternar para uma profundidade de bits ou ganho analógico diferente, recomenda-se alternar para 10 bits para executar o DSNUGenerateAll e, em seguida, alternar para 12 bits para executar o DSNUGenerateAll novamente. Como os modos de 10 bits e 8 bits usam um conjunto de parâmetros DSNU, não é necessário realizar a calibração de 8 bits separadamente. Após a calibração, todas as profundidades de bits e ganhos são corrigidos para facilitar o uso de câmeras subsequentes com diferentes profundidades de bits e ganhos analógicos.
7)Por que ocorre a exceção de imagem ao executar o DSNU?calibração
Como o parâmetro de calibração do cálculo da imagem do sensor é coletado durante a calibração DSNU, a imagem de saída apresentará alguma anormalidade. Isso é normal e a imagem retornará ao normal automaticamente após a calibração. Portanto, é necessário aguardar a conclusão da calibração DSNU antes de adquirir a imagem.
8)Você precisa fazer um DSNU separado?calibraçãopara direções diferentes?
Não, porque a câmera corrigirá automaticamente ambas as direções quando o comando de calibração for executado, e a fase carregará automaticamente o parâmetro de calibração DSNU nessa direção quando a direção for alterada.
9)Por que o valor de fundo do campo escuro é muito grande antes docalibração
A taxa de aquisição (AcquisitionLineRate) está definida como 300 kHz, o TDIStagesP1 como 256, o ganho analógico (AnalogGain) como X2 e os valores de fundo do campo escuro são teoricamente 20 para 8 bits, 80 para 10 bits e 70 para 12 bits. Se o valor base estiver incorreto, você precisa verificar se o modo DSNU (DSNUMode) está definido como Off (Desligado), o nível de preto (BlackLevel) como 0, o PRNU como Off (Desligado), o ganho digital (DigitalGain) como X1, o LUTEnalbe como Off (Desligado) e o modo de operação (OperationMode) como TDI.
Determine a versão do firmware. Por razões históricas, versões anteriores a 29/04 podem apresentar valores de fundo elevados. O teste específico foi realizado com a versão 2901211203, cujo fundo em campo escuro de 12 bits apresenta aproximadamente 170 DN.
Para determinar se há vazamento de luz, recomenda-se cobrir a tampa e comparar se há diferença no valor de cinza. Se houver diferença, há vazamento de luz.
10)É necessário desativar o Modo DSNU ao usar o DSNU?calibração
O modo DSNU precisa estar desativado ao determinar se há vazamento de luz e se o valor de fundo antes da calibração do campo escuro está normal, e o status do modo DSNU não é afetado antes do comando DSNUGenerate ou DSNUGenerateAll.
11)O UserSet afeta os parâmetros de calibração do DSNU?
Não, somente os comandos DSNUGenerateAll e DSNUSave irão sobrescrever os parâmetros de calibração DSNU salvos na câmera.
2. Calibração PRNU
(1)Por que PRNU (Não Uniformidade de Resposta à Foto)calibração?
A calibração PRNU é uma técnica de calibração para sensores de imagem usada para remover ruídos e artefatos introduzidos nas imagens devido à resposta heterogênea do sensor. O PRNU no sensor de imagem é causado pelo processo de fabricação e pela nodalidade do material, levando a diferenças na resposta de diferentes pixels sob as mesmas condições de iluminação. Essa diferença pode aparecer como ruído de fundo, manchas, listras e outros problemas na imagem.
(2)Calibração PRNU Métodos
1) Aquisição da imagem de calibração: A câmera coleta um conjunto de imagens brutas sob luz uniforme e com intensidade reduzida pela metade, preferencialmente utilizando luz uniforme, para garantir que não haja outros efeitos complexos na imagem de calibração.
2) Calcular a média de múltiplas imagens: encontrar a imagem média de um conjunto de imagens.
3) Determine o valor de cinza desejado: você pode usar a média da imagem coletada como valor de cinza desejado ou inserir manualmente o valor de cinza desejado.
4) Imagem de calibração PRNU: A imagem corrigida é calculada por Escala de Cinza Alvo / Imagem Média.
5) Armazenar imagens de calibração PRNU: As imagens de calibração PRNU geradas são armazenadas em uma memória não volátil dentro da câmera, como entrada para o algoritmo de calibração de campo escuro tardio.
6) Calibração da aplicação: Quando a imagem real é capturada, cada imagem tirada pela câmera é multiplicada pela imagem de calibração PRNU para eliminar a homogeneidade da resposta óptica do sensor.
(3)Calibração PRNUcomparações de antes e depois
É evidente, pelos dois gráficos a seguir, que a imagem corrigida na direção horizontal apresenta uma melhoria significativa em relação à uniformidade da imagem antes da calibração.
Curva de valor de cinza em campo aberto não corrigida
Curva de valor de cinza em campo aberto após calibração PRNU
(4)A PRUNcalibraçãoetapa
1) Defina FanOperationMode para Temperatura e defina TECOperationMode para Temperatura.
2) Defina a temperatura CoolOperationTemperature para a temperatura real de operação.
3) Aguarde a estabilização da temperatura do sensor. (DeviceControl / SensorTemperature)
4) Defina BinningHorizontal e BinningVertical como X1.
5) Defina TriggerMode como Off.
6) Defina LUTEnalbe como Desligado.
7) Defina o DSNUMode como Ligado.
8) Defina PRNUMode como Off.
9) Desative o TestPattern.
10) Defina o modo de operação para TDI.
11) Defina o BlackLevel como 0.
12) Defina AcquisitionLineRate, TDIStagesP1, AnalogGain e PixelFormat como parâmetros na operação real.
13) Coloque a câmera sob uma luz uniforme. Recomenda-se o uso de uma esfera de luz uniforme. A calibração é fundamental. Ajuste o brilho da fonte de luz até que a imagem atinja um estado de semi-saturação. Certifique-se de que todos os 9.072 pixels estejam o mais semi-saturados possível. Se o uso do anel de transferência causar distorção da imagem nas laterais, isso pode resultar em valores-alvo calculados automaticamente muito baixos. Outro problema é a diminuição significativa do valor médio de cinza da imagem após a ativação do PRNU. Nesse caso, é necessário atualizar o firmware para a versão 2904230720 ou posterior. Esta versão utiliza a média de 2.048 pixels após um deslocamento de 3.520 pixels como valor-alvo. Portanto, o valor-alvo automático deve ser ajustado para garantir que os 2.048 pixels centrais estejam expostos corretamente.
14) Implemente o Live para iniciar o desenho, execute o PRNUGenerate camera para iniciar a calibração PRNU, o tempo necessário está relacionado ao AcquisitionLineRate definido, defina PRNUMode como On, compare a uniformidade da direção horizontal da imagem antes e depois da calibração, se a uniformidade for significativamente melhor, isso mostra que a calibração PRNU foi eficaz.
15) Se for determinado que a calibração PRNU é válida, o PRNUSave pode ser executado. Os dados corrigidos deste momento serão então vinculados ao Seletor PRNU atualmente selecionado e armazenados na memória não volátil da câmera. Em caso de perda de energia, os dados de calibração armazenados não serão perdidos e serão carregados automaticamente na próxima troca do Seletor PRNU.
(5)PRNUcalibraçãoPerguntas frequentes
1)Papel de PRNULoad
Ao usar o PRNUGenerate, a calibração não é salva diretamente na memória volátil, mas sim na DDR. Isso causa perda de energia. Se os resultados da calibração do PRNUGenerate não forem satisfatórios, é necessário recarregar o histórico de parâmetros de calibração da câmera armazenado no PRNU. Para isso, clique em PRNULoad e carregue os dados de calibração da câmera armazenados anteriormente.
2)Papel de NívelAlvoAUTO
O PRNU pode operar no modo manual (definindo manualmente o valor alvo corrigido com o parâmetro PRNUTargetLevel) ou no modo automático (a câmera utiliza o valor médio de cinza da imagem corrigida como valor alvo para a calibração do PRNU). O intervalo de valores de PRNUTargetLevel é de 0 a 255, com opções de 10 bits e 12 bits.
3)Por que ocorre a exceção de imagem ao executar o PRNU?calibração
Como o parâmetro de calibração do cálculo da imagem do sensor é coletado durante a calibração do PRNU, a imagem de saída apresentará alguma anormalidade. Isso é normal e a imagem retornará automaticamente ao normal após a calibração. Portanto, é necessário aguardar a aquisição de imagens após a calibração do PRNU.
4)Quanto tempo leva para executar o PRNUGenerate?
Como a calibração PRNU requer a aquisição de imagens, o tempo de calibração está correlacionado com a frequência da linha. Quanto maior a frequência da linha, mais rápida a calibração e menor o tempo necessário. O tempo teórico de calibração pode ser calculado pela tabela de cálculo de tempo de geração PRNU do DSNU. O tempo de geração PRNU pode ser avaliado de acordo com o código mostrado na figura abaixo. Se a calibração for feita na amostra, a calibração pode ser avaliada observando se a imagem retorna ao normal.
5)Role do PRNUFactoryReset
Antes de sair da fábrica, criaremos 5 conjuntos de parâmetros PRNU padrão sob a esfera de integração. Se parâmetros PRNU incorretos forem armazenados acidentalmente em PRNU 0 a PRNU 4 durante o uso pelo usuário, podemos copiar os 5 conjuntos de parâmetros PRNU padrão para PRNU 0 a PRNU 4 executando este comando.
Todas as 5 PRNUs das câmeras são corrigidas na fábrica. A condição de calibração é de iluminação uniforme e com metade da capacidade, frequência de propagação de 18000Hz, e profundidade de bits e ganho analógico diferentes. Os parâmetros específicos são os seguintes:
PRNU0=Ganho Analógico de 12 bits × 2
PRNU1=Ganho Analógico de 12 bits × 8
PRNU2 = Ganho Analógico de 10 bits × 2
PRNU3 = Ganho Analógico de 10 bits × 8
PRNU4 = Ganho Analógico de 10 bits × 8
6)É necessário desativar o Modo PRNU ao executar o PRNU?calibração
Ao ajustar a imagem para soma total pela metade, é necessário definir o Modo PRNU como Desativado antes do comando PRNUGenerate.
7)A PRNUcalibraçãoé feito após o DSNUcalibraçãoe a função DSNU está ativada.
Como o algoritmo PRNU dentro da câmera vem depois do algoritmo DSNU, a calibração também precisa corrigir o DSNU e depois o PRNU, para então a função DSNU ser ativada.
8)Conjunto de usuários: Isso afeta o PRNU?calibraçãoparâmetros
Não, somente PRNUFactoryReset e PRNUSave irão sobrescrever os parâmetros de calibração PRNU salvos dentro da câmera.
3.LUT
(1)O que é LUT?
A conversão de tabela de consulta (LUT, do inglês Lookup Table) é uma função básica de processamento de imagens, capaz de realçar detalhes, inclusive imagens densas.
Para obter informações. Essas funções incluem equalização de histograma, calibração gama, calibração logarítmica e calibração exponencial. Imagem de saída
O valor de cinza da imagem original é sobreposto à imagem original. O usuário define o valor correspondente de acordo com a situação de uso.
(2)Configurando o método da LUT (Tabela de Consulta)
A configuração da LUT requer os softwares UpdateTool e Samplepro. A interface do software é mostrada abaixo.
Interface da Ferramenta de Atualização
Gama: a curva de ENTRADA-SAÍDA correspondente pode ser exibida após a inserção do valor.
Aplicar: Aplicar a curva LUT correspondente ao valor Gamma atual.
Padrão: restaura o estado da curva LUT quando o padrão é Gamma = 1.
Salvar arquivo: Salva a curva LUT atual no caminho de arquivo especificado.
Carregar arquivo: Carrega o arquivo de curva LUT salvo.
Download: Configure a curva LUT aplicada atualmente à câmera.
Upload: Lê a curva LUT configurada da câmera.
Software Samplepro
LUTEnable: Interruptor de controle da LUT, não está ativado por padrão.
LUTIndex: Valor de ENTRADA; o valor de saída correspondente à curva aplicada é carregado automaticamente após a entrada, com intervalo de 0 a 4095.
LUTValue: Valor de SAÍDA, carregado de acordo com o valor de entrada LUTIndex, pode ser modificado manualmente e salvo, intervalo de 0 a 4095.
LUTSave: Salvar a curva modificada.
LUTLoad: Carrega a curva LUT.
(3)Etapa de configuração da LUT
1) Configuração da curva LUT: Defina a curva LUT de entrada-saída necessária. Geralmente, existem duas maneiras de fazer isso:
Ao definir o valor de Gama e chamar a curva Gama correspondente, você também pode usar o mouse para fazer ajustes finos na curva Gama.
Salve o arquivo LUT padrão com Gamma = 1, modifique manualmente a relação de imagem em tons de cinza e, em seguida, carregue o arquivo na câmera.
2) Função LUT ativada: marque a opção LUTEnable no software da câmera.
