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LEIA erklärt: Was bewirkt die Flat Field-Korrektur und warum sollten Sie sie bei Ihrer Zeilenkamera unbedingt durchführen?

In der Einladung zu unserem Technologieforum Bildverarbeitung stellten wir eine Frage aus dem Themenbereich Bildverarbeitung. Jetzt verraten wir Ihnen die Anwort.

LEIA gibt Ihnen die Antwort

Welches Problem, das sich bei Zeilenkameras ergibt, kann durch eine Flat Field-Korrektur (FFC) nicht gelöst werden?

Die Antwortmöglichkeiten:

a) Inhomogenität des Sensorchips
b) Verzeichnung durch die Optik
c) Randabfall der Beleuchtung
d) Vignettierung der Optik

LEIA gibt die Antwort

CEOwl der European Imaging Academy

Bei der Flat Field-Korrektur (FFC) handelt es sich um die Kalibrierung eines Kamerasensors. Das Ergebnis der Flat Field-Korrektur ist eine optimierte Aufnahme, die eine schnelle und zuverlässige Auswertung ermöglicht.

„Auf jedem Sensor gibt es aufgrund natürlicher Fertigungstoleranzen eine gewisse Inhomogenität bei der Helligkeitsausgabe der einzelnen Pixel“, erklärt Lars Fermum, Schulungsleiter der European Imaging Academy bei STEMMER IMAGING. „Durch diese Toleranzen können einzelne Pixel unterschiedlich auf dieselbe Menge Licht reagieren. Die dadurch entstehenden Helligkeitsunterschiede im Bild fallen bei Flächenkameras oft nicht so sehr ins Gewicht, weil innerhalb der gesamten Bildfläche nur minimale Unterschiede auftreten. Das Gesamtbild wird dadurch kaum beeinträchtigt und ist für die meisten Anwendungen völlig ausreichend. Bei Zeilenkameras hingegen beträgt die Höhe des Sensors ja nur ein Pixel, so dass sich der Fehler in jeder aufgenommenen Zeile an derselben Stelle wiederholt und dadurch als Bildfehler z.B. in Form von vertikalen Streifen sehr stark zu Tage tritt.“

Diese Fehldarstellung kann mit Hilfe einer Flat Field-Korrektur bereinigt werden. Die Flat Field-Korrektur besteht aus zwei Teilen, nämlich der Kalibrierung des Fixed Pattern Noise (FPN) und der Korrektur der Photo Response Non Uniformity (PRNU).

Beim ersten Schritt der Flat Field-Korrektur, der Kalibrierung des Dunkelrauschens, geht es darum, das Fixed Pattern Noise (FPN) – auch Offset Noise oder Dark Signal Non Uniformity (DSNU) genannt – so weit wie möglich zu reduzieren. Dazu wird die Optik abgedeckt. Anschließend werden alle Pixel durch einen Offset auf einen einheitlichen Wert gebracht. Durch dieses Verfahren wird die Inhomogenität des Sensorchips ausgeglichen.

Im zweiten Schritt, der Kalibrierung der Photo Response Non Uniformity (PRNU), wird ein analoger Gain benutzt, um bei einer homogenen Beleuchtungssituation für alle Pixel einen bestimmten Zielwert zu erreichen. Dieses Vorgehen beseitigt Abschattungen, die durch einen Randabfall der Beleuchtung entstehen können. Gleichzeitig wird durch dieses Verfahren – quasi als Nebenprodukt – auch eine Vignettierung der Optik ausgeglichen. Das Ergebnis sind Aufnahmen mit einer gleichmäßigen Helligkeit über die gesamte Bildbreite.

Das Zeilenkamerabild ist nach der Flat Field-Korrektur frei von Streifen und Abschattungen. Dadurch wird die Bildauswertung für Sie wesentlich einfacher, bequemer und zuverlässiger, da Bildfehler minimiert sind und Sie keine nachträglichen Korrekturen per Software durchführen müssen.

Eine Verzeichnung durch die Optik kann durch die Flat Field-Korrektur allerdings nicht behoben werden. Solche Verzeichnungen können erst nach der Aufnahme mit Hilfe von Software aus dem Bild herausgerechnet werden. Um den Aufwand hierbei möglichst gering zu halten, empfehlen wir die Verwendung hochwertiger Optiken, da diese eine geringere Verzeichnung aufweisen.

Die richtige Lösung zu unserer Quizfrage ist also Antwort b

Eine Verzeichnung durch die Optik kann durch die Flat Field-Korrektur leider nicht behoben werden. Gratulation: Viele von Ihnen haben die richtige Antwort gewusst. Die glücklichen Gewinner des VIP-Pakets für das Technologieforum Bildverarbeitung wurden von uns benachrichtigt.

Übrigens: Wie Sie eine Flat Field-Korrektur Schritt für Schritt durchführen, lernen Sie in unserem Video.