Digitale Bildsensoren können prinzipbedingt nur Helligkeits-, aber keine Farbinformation erfassen. Deshalb wird bei der Herstellung von Farbsensoren ein Farbfilter auf jede Fotozelle (Pixel) aufgebracht. Die Anordnung der Farbfilter ist in nachfolgender Abbildung zu erkennen. Von jeweils vier Pixeln sind zwei Pixel mit einem grünen Farbfilter, ein Pixel mit einem roten und ein Pixel mit einem blauen Farbfilter versehen. Diese Farbverteilung entspricht der Wahrnehmung des menschlichen Auges und wird als Bayer-Filter-Pattern bezeichnet. Mit Hilfe des Bayer Patterns kann für jedes Pixel die korrekte Helligkeits- und Farbinformation errechnet werden. Dabei bleibt die volle Sensorauflösung erhalten.
Abb. 18: Bayer-RGB Filter-Muster
Um aus den Sensorrohdaten (Raw Bayer) die Farbinformation zu gewinnen, wird eine sogenannte Bayer-Konvertierung oder Debayering durchgeführt. Die meisten uEye Kamerafamilien übertragen die Bilddaten im Raw Bayer-Format zum PC. Die Umrechnung in das gewünschte Farbformat zur Darstellung oder Weiterverarbeitung wird dann im PC über die Funktionen der uEye API durchgeführt.
Manche uEye Kameras bieten zusätzlich die Möglichkeit, das Debayering in der Kamera durchzuführen (siehe Pixelvorverarbeitung im Kapitel D: Spezifikationen). In diesem Fall werden bereits fertige Farbbilder zum PC übertragen. Die CPU des PC kann dadurch entlastet werden. Es ist darauf zu achten, dass sich die benötigte Übertragungsbandbreite der Kamera erhöht.
Für die Konvertierung läuft eine Filtermaske über das Bild, die für jeden Bildpunkt einen Farbwert aus den umliegenden Pixeln errechnet. Die uEye API stellt zwei Filtermasken zur Verfügung, die sich hinsichtlich Bildqualität und CPU-Belastung unterscheiden:
•Normale Qualität (Modus IS_CONV_MODE_SOFTWARE_3X3/IS_CONV_MODE_HARDWARE_3X3)
Dieser Algorithmus zeichnet sich durch eine niedrige CPU-Belastung aus. Bedingt durch die Mittelwertbildung des Filters können leichte Unschärfen entstehen. Das Bildrauschen wird verringert. Dieses Filter wird für Bildverarbeitungsaufgaben empfohlen.
•Hohe Qualität (Modus IS_CONV_MODE_SOFTWARE_5X5)
Dieser Algorithmus verwendet eine größere Filtermaske und zeichnet sich durch eine sehr exakte Farbpositionierung und höhere Detailschärfe aus. Die CPU-Belastung ist höher als beim Normalen Modus. Dieses Filter wird für Visualisierungsanwendungen empfohlen.
Abb. 19: Bayer-Konvertierung mit Standard-Maske
Siehe auch: •Farbberechnung: is_SetColorConverter() •uEye Cockpit: Format |
