Introducción
Las variaciones de brillo en toda la sección de la imagen son habituales en los sistemas de procesamiento de imágenes. Existen varias razones para ello. Sin embargo, una distribución no homogénea del brillo tiene un efecto negativo en los algoritmos, como la detección de objetos o la lectura de códigos que realizan determinadas tareas en el sistema de procesamiento de imágenes.
«La corrección Flat-Field constituye un método para mejorar la calidad en el procesamiento digital de imágenes. El objetivo consiste en eliminar los artefactos de las imágenes 2D causados por fluctuaciones en la sensibilidad píxel a píxel del detector o por distorsiones en la ruta visual. Se trata de un procedimiento de calibración estándar en todos los sectores, desde cámaras digitales de bolsillo hasta grandes telescopios. Se entiende por Flat Fielding al proceso de compensación de diferentes ampliaciones y corrientes oscuras en un detector. Si un detector está correctamente calibrado, una señal uniforme genera una imagen de salida uniforme (es decir, un campo plano). Esto significa que cada señal adicional se puede reducir al fenómeno reconocido y no a un error sistemático».
Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Flat-field_correction [05.06.2018]
Tenga en cuenta los límites de los algoritmos. Las diferencias de brillo en una imagen superiores al 25 %-30 % indican una selección incorrecta de componentes. Por lo tanto, debe considerar cambiar los componentes del sistema, ya que es posible que el algoritmo no proporcione los resultados esperados.
Paso 1: calibración de imágenes
Nota
Para obtener los mejores resultados, las mediciones deben realizarse en un entorno real del sistema de procesamiento de imágenes. Tenga en cuenta que solo se pueden reducir los efectos estáticos. Si cambia el objetivo, el obturador o la fuente de luz, debe recalibrar el sistema.
Tras haber configurado su sistema de procesamiento de imágenes y haber realizado los ajustes deseados para el obturador y el tiempo de exposición, el ejemplo lo guía para generar dos conjuntos de datos: uno para la imagen más oscura (campo oscuro) y otro para la imagen más clara (campo claro).
En el ejemplo, se toman varias imágenes para cada conjunto de datos y, posteriormente, se calcula el valor medio con el objetivo de reducir el ruido del sensor. Dichas imágenes proporcionan los datos necesarios para calcular la corrección de la imagen.
Necesita una superficie limpia y blanca (por ejemplo, una hoja de papel blanca) para la calibración. Cualquier artefacto (como suciedad o, incluso, la textura del papel) puede detectarse tras la calibración. La superficie blanca debe cubrir toda la superficie a calibrar. Sería ideal contar con un objetivo de prueba calibrado, pero no resulta absolutamente necesario.
Configuración del sistema de procesamiento de imágenes
- Ajuste su sistema de procesamiento de imágenes con cámara, objetivo y fuentes de luz a su aplicación.
- Configure el tiempo de exposición, el obturador y la intensidad de las fuentes de luz según su aplicación.
- Establezca un tiempo de exposición fijo para no saturar la imagen. Esto se puede hacer con la ayuda de Baumer Camera Explorer (vista de histograma, F7). Asegúrese de que la amplificación de la imagen esté configurada al menor valor posible con el objetivo de minimizar el ruido.
Configuración del campo oscuro
Este paso no es obligatorio para lograr una corrección Flat-Field completa. Puede omitir este paso si solo necesita una corrección Shading. Esta calibración solo es necesaria una vez para la cámara en cuestión.
- Compile e inicie la aplicación 016_FlatField_Calculation.cpp en un lugar adecuado.
- Mientras se configura el campo oscuro, no debe incidir luz sobre el sensor de la cámara. La mejor manera de lograrlo es cubrir el objetivo con la tapa o quitar el objetivo y colocar la tapa protectora provista.
- Inicie la captura del campo oscuro presionando «D».
- La aplicación toma algunas imágenes y guarda los datos de referencia calculados como Baumer Raw Image (dark_field_reference.brw) en la carpeta de ejemplo. Los archivos Brw se pueden abrir en Baumer Camera Explorer.
- Si la calibración y los cálculos se realizaron correctamente, recibirá el mensaje correspondiente. En caso de que aparezca un mensaje de error, vuelva a comprobar los ajustes de su sistema de procesamiento de imágenes y repita el proceso.
Configuración del campo claro
- Ahora debe configurar el campo claro. Retire la tapa del objetivo o vuelva a colocar el objetivo y encienda todas las fuentes de luz configuradas.
- Si la iluminación de su sistema está dirigida hacia la cámara (por ejemplo, para capturar la forma 2D de un objeto), elimine todos los objetos del campo de visión del sistema de procesamiento de imágenes. En caso contrario, coloque una hoja de papel totalmente blanca donde se encuentra el objeto. ¡Asegúrese de que la hoja cubra todo el campo de visión!
- Vuelva a iniciar el ejemplo compilado y presione «L» para capturar el campo claro.
- Aquí, los datos de referencia calculados también se guardan como Baumer Raw Image (light_reference.brw) en la carpeta de ejemplo.
- Si la calibración y los cálculos se realizaron correctamente, recibirá el mensaje correspondiente. En caso de que aparezca un mensaje de error, vuelva a comprobar los ajustes de su sistema de procesamiento de imágenes y repita el proceso.
- Ahora puede utilizar las dos imágenes de referencia para corregir las imágenes tomadas por su sistema de procesamiento de imágenes.
Nota
A la hora de utilizar objetivos no ideales (por ejemplo, papel), es posible que se perciban estructuras o suciedad del objetivo en la imagen corregida. En ese caso, los filtros de caja y mediana que ofrece Baumer GAPI pueden contribuir a reducir los artefactos no deseados en la imagen corregida. Los filtros solo deben usarse en caso de emergencia, ya que afectan negativamente a la corrección Shading.
Ejemplo de uso de filtros:
bo_uint r = m_pShading->GetFilter(BGAPI2::Ext::Sc::Shading::BoxFilter, true);
bo_uint rMin = m_pShading->GetFilterMin(BGAPI2::Ext::Sc::Shading::BoxFilter, true);
bo_uint rMax = m_pShading->GetFilterMax(BGAPI2::Ext::Sc::Shading::BoxFilter, true);
// Set median-filter radius for light reference
m_pShading->SetFilter(BGAPI2::Ext::Sc::Shading::MedianFilter, true, 1);
// Set box-filter radius for light reference
m_pShading->SetFilter(BGAPI2::Ext::Sc::Shading::BoxFilter, true, 2);
Paso 2: corrección de imágenes
Las mediciones realizadas en el paso 1 ahora se pueden utilizar para corregir las imágenes tomadas. Por norma general, dicha corrección está integrada en la aplicación de procesamiento de imágenes. El ejemplo le muestra qué hacer al respecto.
Los datos calculados permiten dos tipos diferentes de corrección de imagen. A la hora de indicar un campo oscuro y un campo claro, se calcula la corrección Flat-Field. Si solo emplea la referencia de luz, se calcula la corrección Shading.
- Configure su sistema de procesamiento de imágenes según lo previsto y coloque el objeto como desee.
- Compile e inicie la función de aplicación 017_FlatField_Correction.cpp en un lugar adecuado.
- Asegúrese de que las referencias dark_field_reference.brw y light_reference.brw estén presentes en su carpeta de ejemplo.
- Presione cualquier tecla para comenzar la captura.
- El ejemplo toma una imagen, que se guarda como original y en una versión corregida en su carpeta de ejemplo con el nombre imageSample.brw. Los archivos .brw se pueden abrir y convertir con Baumer Camera Explorer.
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