IDS Software Suite 4.96.1

Shutter-Modi

Die nachfolgende Tabelle zeigt die drei Shutter-Modi und deren Vor- und Nachteile in verschiedenen Anwendungssituationen:

•Der Rolling-Shutter-Modus bietet im Vergleich zum Global-Shutter-Modus ein besseres Signal/Rauschverhältnis und einen konstanteren Schwarzwert.

•Wenn der Sensor im Global-Shutter-Modus mit niedrigem Pixeltakt und hoher Verstärkung betrieben wird, können die unteren Bildzeilen technisch bedingt heller werden. Beim Farbsensor kommt es mit aktivem Weißabgleich zu Farbverfälschungen. In diesem Fall sollte ein höherer Pixeltakt, weniger Verstärkung oder der Rolling-Shutter-Modus verwendet werden.

•Der Rolling-Shutter-Modus mit Global-Start ist für die Verwendung eines Blitzes zur Erfassung von bewegten Motiven geeignet.

•Beim Blitzen im Rolling-Shutter-Modus ist darauf zu achten, dass die Blitzdauer entsprechend lang gewählt wird ((1/MaxFramerate) + Exposure) oder dass durch eine lange Belichtungszeit (2*(1/MaxFramerate) + FlashDuration) das globale Zeitfenster zur Verfügung steht und der Blitz mittels Verzögerung (1/MaxFramerate) in dieses Fenster hineinblitzt.

•Die Hardware-Sensorgammakurve ist stückweise linear mit drei Abschnitten auf dem Sensor realisiert. Damit können in den niedrigen Grauwerten und im Betrieb mit 8 Bit/Pixel bis zu viermal mehr Details pro Pixel in dunklen Bildbereichen ausgewertet werden.

•In sehr heller Umgebung und bei der Verwendung von Belichtungszeiten unter 100 µs kann sich im Global-Shutter-Modus die Shutter-Effizienz von 1:3000 im Bild negativ bemerkbar machen. In diesem Fall stellen Sie den Pixeltakt auf den höchstmöglichen empfohlenen Wert und schließen Sie leicht die Blende. Auch die Aktivierung des Log-Modes mit geringen Werten erzielt hier enorme Verbesserungen.

Schwarzwert

•Die automatische Schwarzwertkorrektur des Sensors ist immer aktiv.

•Der Schwarzwert kann auch ins Negative verstellt werden. Daher ist die Werkeinstellung des Offset-Reglers ungefähr in der Mitte des Wertebereiches.

•Bei Verwendung der Verstärkung (Gain) kann sich der Schwarzwert geringfügig verschieben.

•Im Global-Shutter-Modus kann der Schwarzwert von Aufnahme zu Aufnahme leicht schwanken.

•Beim Aktivieren des Rolling- oder Global-Shutter-Modus wird der Schwarzwert auf einen werksseitigen festen Wert gesetzt. Es kann daher erst nach der Umschaltung des Shutter-Modus der Schwarzwert individuell verstellt werden.

•Der Offset-Regler zeigt im oberen Bereich je nach internem Schwarzwert und Shutter-Modus keine zusätzliche addierende Wirkung.

•Die Werkseinstellungen des Offset-Reglers sind so gewählt, das der Schwarzwert immer leicht erhöht ist, um keine Bildinformationen durch Kappung unter den Nullpunkt zu verlieren. Für Linearitätsmessungen muss unbedingt der Schwarzwert vor der Messung mittels des Offset-Reglers auf den Nullpunkt justiert werden.

•Unter Umständen sind die erste und letzte Bildzeile deutlich heller – auch wenn Sie eine AOI verwenden.

Farbsensor

•Die RGB-Verstärkungen arbeiten analog.

•Der schnelle Zeilenmodus (fast line scan) ist deaktiviert.

Verstärkung, Pixeltakt

•Die Gesamtverstärkung (master gain) auf dem Sensor arbeitet mit einer Kombination von grobgestuften analogen Verstärkungsfaktoren und feineren digitalen Abstufungen. Verwenden Sie für eine optimal homogene Grauwertwiedergabe ausschließlich die Verstärkungswerte 0, 33, 66 und 100.

•Die analoge Extraverstärkung (Gain-Boost) hat Faktor 2. Mit der Verwendung der Gesamtverstärkung (master gain) ist damit sensorbedingt maximal Faktor 8 möglich.

•Bei Verwendung der analogen Extraverstärkung verringert sich sensorbedingt die Bildrate um ca. 10 %.

•Die minimale Belichtungszeit von 20 µs ist unabhängig vom Pixeltakt.

•Für den Global-Shutter-Modus sollte der Pixeltakt auf den maximal möglichen Wert gesetzt werden, um die Bildqualität zu erhöhen.

•Im 10-Bit-Betrieb erzeugt die Verwendung der digitalen Verstärkungszwischenstufen fehlende Pixelwerte, da der Sensor intern nur mit maximal 10 Bit arbeitet.

•Ab 108 MHz Pixeltakt können Nicht-Linearitäten in der Grauwertwandlung auftreten.

Hotpixel

•Im Rolling-Shutter-Modus gibt es weniger Hotpixel, da hier die Pixelladungen nicht im Sensor zwischengespeichert werden.

•Der Sensor korrigiert dynamisch die Hotpixel. Benachbarte Hotpixel in diagonaler Richtung können nicht effektiv korrigiert werden. Diese Positionen werden durch die werksseitige Hotpixelkorrektur erfasst und mit der Software-Hotpixelkorrektur eliminiert. Daher ist die Hardware-Hotpixelkorrektur Voraussetzung und sollte nicht deaktiviert werden.

•Die Hotpixelkorrektur arbeitet beim Farbsensor mit den entsprechenden Farbnachbarn.

•Im Global-Shutter-Modus können im unteren Bildbereich bei langer Belichtungszeit, hoher Verstärkung und deaktivierter Hotpixelkorrektur vermehrt Hotpixel auftreten.

•Es sollten beide Hotpixelkorrekturen deaktiviert werden, wenn extrem feine Strukturen mittels einer hochwertigen Optik aufgenommen werden.

•Für Vermessung von Rauscheigenschaften sollten beide Hotpixelkorrekturen deaktiviert werden.

•Die Aktivierung der sensorseitigen Hotpixelkorrektur verlangsamt die Bildrate geringfügig. Hier muss die gewünschte Bildrate nach dem Aktivieren oder Deaktivieren der sensorseitigen Hotpixelkorrektur gesetzt werden.

•Im gesamten Randbereich des Bildes kann es zu verstärkter Bildung von Hotpixeln kommen.

Binning

•Das 2x-Binning erhöht die Bildhelligkeit etwa um den Faktor zwei und reduziert das Bildrauschen durch Mittelung.

•Binning führt nicht zu einer höheren Bildrate. Bei Verwendung von Binning sind bei USB uEye Kameras mit USB 2.0-Schnittstelle und GigE uEye Kameras höhere Pixeltakte möglich. Um die maximale Bildrate zu erreichen, aktivieren Sie zuerst das Binning und ändern danach den Pixeltakt.

•Bei der Verwendung von Binning wird das Bildfeld sensorbedingt horizontal leicht verschoben.

•Binning kann nur gleichzeitig in horizontaler und vertikaler Richtung gesetzt werden. Übergeben Sie in der Funktion is_SetBinning() daher die Parameter nur kombiniert (IS_BINNING_2X_VERTICAL | IS_BINNING_2X_HORIZONTAL), um Binning zu aktivieren.

Skalierer, AOI

•Der digitale Skalierer erlaubt eine höhere Bildrate. Die maximale Bildrate erhöht sich etwa proportional zum Skalierungsfaktor. Bei Verwendung des Skalierers sind bei USB 2.0- und GigE-Kameras höhere Pixeltakte und damit noch höhere Bildraten möglich. Um die maximale Bildrate zu erreichen, wählen Sie zuerst den Skalierungsfaktor und danach den maximalen Pixeltakt.

•Für eine verbesserte Bildqualität ohne Unterabtastungsartefakte arbeitet der digitale Skalierer permanent mit einem Anti-Alias-Filter.

•Bei Farbsensoren arbeitet der Saklierer unter Berücksichtigung der Farbinformationen.

•Die Verwendung des Skalierers wird im Rolling-Shutter-Modus derzeit nicht empfohlen, da es sensorbedingt zu einer horizontalen Musterbildung kommt.

•Eine Reduzierung der horizontalen Auflösung führt nicht zu einer höheren Bildrate.

•Beim Setzen von AOIs gelten sensorabhängige Einschränkungen für die Schrittweiten von Position und Größe. Die Werte für Position und Größe der AOI müssen ganzzahlige Vielfache der erlaubten Schrittweiten sein. Genauere Informationen zum AOI-Raster finden Sie im Kapitel Kameradaten UI-125x/UI-325x/UI-525x.

•Der Scaler bleibt aktiv (aber auf 1), wenn Sie eine Bildgröße mit dem Scaler gesetzt haben.

Multi-AOI

•Im Multi-AOI-Modus können keine Einstellungen an der Bildgröße (Binning, Subsampling, Scaler) vorgenommen werden.

•Wenn die Sensor-Hotpixelkorrektur aktiv ist, blendet der Sensor im Multi-AOI-Modus eine vier Pixel breite schwarze Linie zwischen den AOI-Bereichen ein.

Sequenz-AOI

•Die Funktion wird momentan nur für den freilaufenden Modus empfohlen. Im getriggerten Betrieb kann es zu unkorrekten Bildfolgen oder verpassten Aufnahmen kommen.

Schneller Zeilenmodus (fast line scan)

•Die Belichtungszeit beträgt beim schneller Zeilenmodus (fast line scan) immer eine komplette Zeilendauer. Die Belichtungszeit lässt sich in diesem Betriebsmodus nicht verstellen.

•Der Zeitstempel wird beim schnellen Zeilenmodus (fast line scan) nur für das komplette Bild erzeugt.

•Zwischen zwei Frames mit den Linescan-Informationen befindet sich eine zeitliche Lücke. Diese entspricht der Dauer von 15 Zeilen bei maximal eingestellter Bildrate.

•Farbbilder sind im schnellen Zeilenmodus (fast line scan) nicht möglich, da bei Bayer-Farbsensoren mindestens zwei benachbarte Zeilen für die Farbberechnung erforderlich sind. Daher unterstützen derzeit nur monochrome Modelle den Zeilenmodus.

Log-Mode

•Der Log-Mode zeigt nur bei kurzen Belichtungszeiten (< 5 ms) eine sichtbare Wirkung.

•Im Global-Shutter-Modus kann der Log-Mode bei extrem kurzen Belichtungszeiten (< 100 μs) zur Erhöhung der Shutter-Effizienz beitragen.

•Sie finden den richtigen Arbeitspunkt des Log-Mode mit der folgenden Vorgehensweise:

1.Setzen Sie den Log-Mode-Gain auf den minimalen Wert.

2.Finden Sie den Arbeitspunkt über den Log-Mode-Wert. Je höher der Wert ist, desto mehr werden helle Bildstellen abgedämpft und es werden mehr Details sichtbar.

3.Stellen Sie über den Log-Mode-Gain das Bild so hell wie möglich ein. Ein typischer Wert ist 2 oder 3 für Monochrom-Sensoren und 0 oder 1 für NIR-Sensoren.
Der Intensitätsverlauf im uEye Cockpit ist hierfür sehr hilfreich.

•Die Gesamtverstärkung (master gain) ist im Log-Mode deaktiviert.

•Bei Farbsensoren sollte die RGB-Verstärkung vor der Aktivierung des Log-Mode auf gleiche Werte gestellt werden. Mit aktivem Log-Mode kann die RGB-Verstärkung nicht mehr verstellt werden.

•Unterschiedliche RGB-Verstärkungswerte führen zu Farbfehlern, da die Übergänge von der linearen Kennlinie zum logarithmischen Teil für jede Farbe unterschiedlich ist.

•Das Bild wird bei aktiviertem Binning heller und dadurch ist der Effekt des Log-Modus nicht mehr sichtbar.

No-Anti-Blooming

•Die Funktion sollte bei Belichtungszeiten über 100 ms aktiviert werden, um der sensorbedingten, vermehrten Hotpixel-Bildung entgegen zu wirken.

•Die Funktion sollte nicht bei kurzen Belichtungszeiten (< 10 ms) aktiviert werden. Hier kommt es je nach Shutter-Modus zum "Black Sun"-Effekt bzw. zur Überbelichtung.

Mikrolinsen

•Der Sensor hat auf jedem Pixel eine nicht entfernbare Mikrolinse angebracht. Diese dient zur Bündelung des einfallenden Lichtes für die darunter liegende kleinere Photodiode. Diese Linse hat eine Richtwirkung.

•Zu den Ecken der aktiven Bildfläche hin sind die Mikrolinsen zur Photodiode leicht verschoben. Damit wird der bei C-Mount-Objektiven zwangsläufig nicht senkrechte Lichteinfall kompensiert. Die Verschiebung nimmt proportional mit dem Abstand von der Sensormitte zu und beträgt in den äußersten Ecken 12°. Bei der Verwendung einer telezentrischen Optik bzw. bei parallelem Lichteinfall muss diese Verschiebung berücksichtigt werden, da es dann zu leichten Shading-Effekten kommen kann.

•Der Shading-Effekt bei parallelem Lichteinfall ist unregelmäßig ausgeprägt. Aufgrund der unsymmetrischen Photodioden ist die rechte untere Bildecke stärker betroffen. Abhilfe schafft nur eine pixelgenaue Shading-Korrektur in einer nachgelagerten Bildverarbeitung.

Hardware-Gamma

•Das Gamma wird auf dem Sensor erzeugt und hat ungefähr einen Gamma-Wert von 0.5.

•Das Ergebnis enthält effektiv nur 8 Bit. Eine Verwendung des 10- oder 12-Bit-Modus hat keine bildverbessernde Wirkung.

IDS Linescan ("AOI-Merge-Modus")

•Der IDS Linescan kann bei Farbsensoren nur mit mindestens 2 Zeilen verwendet werden.

•Sensorbedingt müssen beim Umschalten des IDS Linescan 1 oder 2 Bilder verworfen werden.

GigE uEye LE

•Im Falle eines Reconnects (Netzwerkverbindung wird getrennt und wieder verbunden, ohne dass die Kamera stromlos war) nimmt die Kamera weiterhin Bilder auf. Nach dem Reconnect werden diese Bilder als "Übertragungsfehler" gezählt.