کالیبراسیون تاریک و سفید در آلترون و جبران تیرگی گوشه‌های لنز

یک آزمایش ساده بکنید. دوربین را جلوی یک سطح سفید کاملاً یکنواخت بگذارید و تصویر را نگاه کنید. به احتمال زیاد مرکز کمی روشن‌تر از گوشه‌هاست. اگر دقیق‌تر شوید، ستون‌ها یا پیکسل‌هایی هم می‌بینید که کمی با همسایه‌هایشان فرق دارند. سطح یکنواخت است، تصویر نه. کالیبراسیون تاریک و سفید در آلترون دقیقاً برای حذف همین اختلاف است، همراه با جبران تیرگی گوشه‌های لنز.

این ناهمواری از کجا می‌آید؟

دو منبع اصلی دارد. منبع اول خود سنسور است. حتی در تاریکی مطلق، هر پیکسل عدد کمی متفاوت می‌دهد. زیر نور یکسان هم حساسیت پیکسل‌ها دقیقاً مثل هم نیست. منبع دوم لنز است. هر لنزی در لبه‌ها نور کمتری عبور می‌دهد؛ به این پدیده وینیتینگ می‌گویند. نورپردازی نایکنواخت هم همین اثر را دارد.

در اندازه‌گیری و بازرسی، نتیجه‌اش این است که یک جسم یکسان در گوشه تیره‌تر از مرکز خوانده می‌شود. آستانه‌ای که برای پیدا کردن عیب گذاشته‌اید، در لبه‌ها عیب الکی می‌گیرد. این یک خطای سیستماتیک است، نه نویز، و با یک بار کالیبراسیون از بین می‌رود.

نود FlatFieldCorrection چه می‌کند؟

این نود در ویرایشگر گراف FlatFieldCorrection نام دارد و پنل تنظیماتش با عنوان Correction (Dark & Gain) باز می‌شود. روی دوربین خطی و ناحیه‌ای هر دو کار می‌کند. در گراف‌های آماده‌ی دوربین خطی از قبل هست. برای دوربین ناحیه‌ای آن را در ویرایشگر گراف اضافه کنید. این نود دو تصحیح را یک‌جا انجام می‌دهد:

• نقشه‌ی تاریک (Dark): آفست هر پیکسل از هر فریم کم می‌شود. گزینه‌اش Apply Offset است.
• نقشه‌ی سفید (White): بعد از کم کردن تاریکی، هر پیکسل در بهره‌ی خودش ضرب می‌شود. همین مرحله تفاوت حساسیت پیکسل‌ها، سایه‌روشن نور و افت روشنایی گوشه‌های لنز را صاف می‌کند. گزینه‌اش Apply Gain است.

یعنی تیرگی گوشه‌ها را معمولاً لازم نیست جدا درمان کنید. نقشه‌ی سفیدی که با لنز و نور واقعی گرفته‌اید، آن را هم در خودش دارد.

گرفتن مرجع‌ها، قدم به قدم

1. نوردهی و بهره را روی همان مقداری بگذارید که در کار واقعی استفاده می‌کنید. مرجعی که با تنظیمات دیگری گرفته شود، تصحیح را غلط می‌کند.
2. درپوش لنز را بگذارید یا هر نوری را کاملاً ببندید. Capture Dark را بزنید، چند لحظه صبر کنید تا فریم‌ها میانگین گرفته شوند و Stop Dark را بزنید. نقشه ساخته و اعمال می‌شود و برنامه می‌پرسد فایل dark.corr را کجا ذخیره کند.
3. درپوش را بردارید و یک سطح سفید یکنواخت جلوی دوربین بگذارید که هیچ جایش اشباع نشده باشد. Capture White و بعد Stop White را بزنید و فایل white.corr را ذخیره کنید.
4. تیک‌های Apply Offset و Apply Gain بعد از گرفتن یا بارگذاری هر نقشه خودکار زده می‌شوند.

دفعه‌های بعد لازم نیست دوباره کالیبره کنید. با Load Dark و Load White هر نقشه را جدا از فایل corr بار کنید. Clear All هر دو نقشه را با هم پاک می‌کند.

سفید را به چه سطحی برسانیم؟

گزینه‌ی White to تعیین می‌کند صحنه‌ی سفید بعد از تصحیح به چه سطحی برسد:

• Mean: پیش‌فرض است. روشنایی کلی حفظ می‌شود و چیزی اشباع نمی‌شود. برای بیشتر کارها همین را نگه دارید.
• Max of R/G/B: هیچ نوری دور ریخته نمی‌شود و رنگ هم حفظ می‌شود.
• Max per R/G/B: هیچ نوری دور ریخته نمی‌شود، ولی تعادل سفیدی جابه‌جا می‌شود.
• Full scale: سفید نزدیک سقف مقیاس می‌نشیند و هر چیزی روشن‌تر از صحنه‌ی کالیبراسیون اشباع می‌شود.

بعد از تغییر این گزینه یا مسیر فایل‌ها، Apply را بزنید تا تنظیمات به نود برسد.

وقتی مرجع سفید در دسترس نیست (فقط دوربین خطی)

گاهی گذاشتن یک سطح سفید یکنواخت در تمام عرض خط عملی نیست. برای دوربین خطی نود LSHC-Lens Shading Correction را داریم. تنها تنظیمش Strength (%) است و پیش‌فرض آن ۰ یعنی خاموش است. نود بهره را به سمت لبه‌های خط بالا می‌برد تا تیرگی ناشی از لنز جبران شود. این جبران تقریبی است و نقشه‌ی سفید اندازه‌گیری‌شده همیشه دقیق‌تر است.

از عدد کم شروع کنید و آن را کم‌کم بالا ببرید تا لبه‌ها هم‌سطح مرکز شوند. اگر لبه‌ها روشن‌تر از مرکز شدند یا دانه‌دانه شدند، Strength زیاد است.

اشتباه‌هایی که بیشتر از بقیه می‌بینیم

• گرفتن مرجع سفید با نوردهی کوتاه‌تر یا بلندتر از کار واقعی.
• سطح سفیدی که لکه، بافت یا بازتاب دارد. هر ناهمواری آن در نقشه ثبت می‌شود و روی همه‌ی تصاویر بعدی می‌نشیند.
• قرار دادن این تصحیح بعد از گاما یا تیزکننده‌ها. تصحیح‌های فیزیکی سنسور باید پیش از هر تغییر ظاهری بیایند، وگرنه نتیجه بی‌صدا غلط می‌شود.
• بستن پنجره‌ی ذخیره‌ی white.corr بدون ذخیره. نقشه فعلاً کار می‌کند، ولی دفعه‌ی بعد که برنامه باز شود از دست رفته است.

هر وقت لنز، دیافراگم یا نورپردازی را عوض کردید، مرجع سفید را دوباره بگیرید. نقشه‌ی سفید مال همان ترکیب لنز و نوری است که با آن ساخته شده.

توضیح عمومی‌تری درباره‌ی تصحیح میدان مسطح (Flat-field) را در ویکی‌پدیا (انگلیسی) پیدا می‌کنید.

اگر درباره‌ی کالیبراسیون دوربین اسکن خطی یا اسکن ناحیه‌ای خود ابهامی دارید، از طریق فرم تماس بپرسید. خوشحال می‌شویم کمک کنیم.