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晶圆检测领域,工程师们始终追求着成像的高一致性与检测的高质量。然而在采用分区域拍摄并拼接图像的策略时,需要对图像进行平场矫正和白平衡处理,这样拼接出的大图才会呈现理想的色彩一致性和图像均匀性。
但在特定使用场景下,例如在搭配显微镜头时,由于特殊光路以及不同感光元件的成像特性,图像会在不同位置会产生颜色色偏,导致分区域拍摄的图片在色彩一致性上大打折扣。当工程师后续把这些图像被拼接成大图时,颜色不均匀现象尤为明显,加之暗角效应,接缝处的差异更是难以忽视,严重影响了检测结果的准确性。
"色偏、亮度不均以及暗角"
传统方案的局限性
此外,受限于相机或采集卡的运算资源,传统的方案往往只能在Bayer转换前进行平场矫正www.cechina.cn,并且整幅图像使用统一的白平衡参数矫正RGB三通道之间的不平衡。然而,这种技术路线往往不能达到令人满意的效果。
"使用传统方案仍存在一定程度色偏"
探索性的优化路径
在应对色彩一致性方面的严格要求时,解决色偏问题需精准地对图像中的各个区域www.cechina.cn,依据其实际的偏色状况进行细致矫正。理想的做法是,区域划分得越精细,矫正的效果便越理想。若能实现以单个像素为基本单位进行精细矫正,则将达到最理想的矫正效果。同时,面对图像均匀性的严格要求,又要对图像亮度进行矫正,也就是平场矫正 - 针对图像的不同区域亮度偏差进行调整,同理,区域划分越小,矫正效果越理想;
彩色图像由RGB三个颜色通道构成控制工程网版权所有,每个像素均承载着独特的颜色与亮度偏差。若能针对每个像素的RGB三通道分别定制矫正系数并实施校准,就能极大提升色彩的一致性与均匀性。然而,这一点对点矫正方法相较于传统方式控制工程网版权所有,会显著增加运算的复杂度和数据处理的规模,因此,要想获得卓越的矫正成效,就必须承受相应的高昂成本与技术挑战。
机内或PC端处理路径?
若尝试在相机内部完成此任务,图像首先会经历从Bayer到RGB的转换,随后再进行矫正处理。这一流程看似直接,却会引发数据传输量的三倍膨胀,进而导致帧率下降至原来的三分之一。此外,出于成本控制的考量,相机内部通常不会预留足够的存储空间来容纳庞大的矫正系数数据。若将这一重任交予PC端的CPU来处理,虽然技术上可行,但巨大的资源占用无疑会推高PC的成本。更为棘手的是,处理延时问题常常令工程师们倍感头疼,难以在效率与效果之间找到完美的平衡点。
因此Basler提出在采集卡端的FPGA上完成这一繁重工作:
Basler采用可编程FPGA方案 - 依托其图形化开发环境VisualApplets,实现了对图像进行点对点校准,即每个像素都会生成RGB三个通道的校准系数,从而确保每个像素都能得到精确校准。通过这种技术,Basler成功地将每个像素校准到目标灰度,不仅完成了色彩校准,还实现了平场矫正,显著提升了色彩的一致性和图像均匀性。
"图右为点对点矫正方案效果图"
"Basler VisualApplets处理流"
VA 编写的程序让采集卡完成了载入coeffcient(系数) 和以下校准公式的运算
C =(O-Offset)×Gain 其中:
C = 校正后灰度
O = 校正前灰度
Offset = 暗场偏差
Gain = 矫正增益
coeffcient 包含了Offset 和 Gain 两个数据
此外,Basler方案还采用了imaflex CXP-12采集卡,在卡内完成Bayer到RGB的转换以及矫正工作,避免了帧率下降的问题,同时将卡上资源集中于FFC与白平衡,省去不必要的功能,不会有成本的提升。FPGA的高实时性和稳定性保证了色彩校准的精度与效率,同时显著减轻了上位机的负担控制工程网版权所有,确保了图像数据的实时性与完整性。
Basler的点对点全视野像素级调整方案,协同图形化开发环境VisualApplets与imaflex CXP-12图像采集卡赋予了工程师快速定制开发出符合要求的
图像处理功能的能力,同时广泛兼容CXP接口相机,可根据项目实际需求灵活选择合适的相机型号与配置。这不仅为客户提供了高效、灵活的图像处理方案,更打破了传统检测方式在相机算力及PC处理效率上的瓶颈。
Basler点对点全视野像素级调整方案的显著优势:
● 显著提高了图像处理的质量与效率,确保了晶圆检测的高精度与准确性;
● 通过优化资源配置与降低CPU负载,实现了降本增效的目标;
● 提供了高度灵活与可扩展的定制视觉方案,满足了日益多样化的精细化需求;