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【打造光學系統】第九集:成像清晰不容忽略—相機校正

相機校正主要是為了確保成像清晰,這也是為什麼有的設備商明明沒有光源不均問題也沒有鏡頭暗角問題還是會做校正,甚至校正就是他們調機的SOP之一。

下圖是來自DALSA相機的使用手冊,我們經常使用這張圖向客戶解說相機的校正流程,一般來說業界最熟知的為亮校正(PRNU)與暗校正(FPN),此兩項功能主要是在校正相機的暗電流雜訊、光源不均或是鏡頭暗角。 

接下來將更直覺地呈現出校正前後的差別,下圖為使用同軸正光拍攝一片光罩的局部影像,光學解析度是1.5μm/pixel,光罩的意思簡單來說就是一片透明玻璃上面鍍鉻,因此下圖影像中的白色區域是光源透過鉻反射的結果,且鉻如同鏡面一般,所以理論上會得到均勻的白色,但當把影像放大到像素等級檢查時,可以發現每一個像素的灰階值都不同,肉眼就可以明顯看出影像的粗糙感,使用軟體量測白色區域的標準差時,可以得到數值為1.81。

接著,將工業相機做一次校正,用同樣參數條件再拍攝一次光罩,得到影像如下:

可以很明顯發現影像變乾淨、粗糙感消失了,我們再使用軟體量測一次白色區域的標準差,得到0.62的結果,標準差從1.81降為0.62,代表白色區域內的每一個像素的灰階值都更接近了,
如果我們將兩張影像並排在一起比較,可以更明顯看出校正前後的差異,這也是為什麼許多高階設備商,除了選用高品質感光元件的相機,更要求把校正流程自動化並列為SOP,因為在高解析度量測的戰爭中,這些微小的差異往往就是勝負的關鍵!