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Rauschminderung in Altron: Zeilen- und Bildmittelung sowie Rauschfilter
Bei der Rauschminderung gibt es nichts umsonst. Jede Methode verringert das Rauschen und verlangt dafür etwas: Zeilenrate, feine Details oder schnelles Reagieren auf Bewegung. Unsere Aufgabe ist es, den Preis zu wählen, den Ihre Anwendung sich leisten kann.
Behalten Sie eine Grundregel im Kopf: Zufallsrauschen sinkt mit der Quadratwurzel der Anzahl der Proben. Die Mittelung über vier Proben halbiert das Rauschen, die Mittelung über hundert reduziert es auf ein Zehntel. Deshalb sind die meisten Werkzeuge in diesem Artikel eine Form der Mittelung.
Für die Zeilen- und Bildmittelung bietet Altron einen Knoten namens Smoothing. Sie können ihn sowohl mit Zeilen- als auch mit Flächenkameras verwenden. Er enthält drei Stufen, die Sie jeweils einzeln einschalten. Die Ausführungsreihenfolge ist immer fest: Bundle Average, dann Box Car, dann Continuous Average. Jede Stufe arbeitet mit dem Ergebnis der vorherigen.
Diese Stufe ist nur für Zeilenkameras gedacht. Sie mittelt jeweils N aufeinanderfolgende Zeilen und gibt eine Zeile aus. Sie wählen N zwischen 2 und 10000. Die Ausgangszeilenrate sinkt um den Faktor N.
Wann ist das sinnvoll? Wenn die Kamera deutlich schneller ist als nötig. Statt die überzähligen Zeilen zu verwerfen, nutzen Sie sie zur Rauschminderung. Denken Sie dabei an die Geometrie: Wird der Ausgang viermal langsamer, muss die Zeilenrate der Kamera um denselben Faktor steigen. Andernfalls wird das Bild in Bewegungsrichtung gestaucht.
Auch diese Stufe ist nur für Zeilenkameras gedacht, sie arbeitet jedoch entlang der Zeile selbst. Jedes Pixel wird mit N Nachbarn auf jeder Seite gemittelt, was ein Fenster von 2N+1 Pixeln Breite ergibt. N liegt zwischen 1 und 100. Da die Information von benachbarten Pixeln statt aus der Zeit stammt, funktioniert dies auch bei einer unbewegten Szene. Der Preis sind verlorene Details entlang der Zeile, und Kanten werden weicher.
Diese Stufe funktioniert bei beiden Kameratypen. Jede Ausgangszeile bzw. jedes Ausgangsbild ist der Mittelwert der letzten N Zeilen bzw. Bilder. Sie wählen N zwischen 2 und 1024. Die Rate bleibt gleich, und das Rauschen sinkt. Dafür zieht alles, was sich bewegt, eine Spur von N Zeilen bzw. Bildern hinter sich her. Für unbewegte Szenen oder Labormessungen ist das hervorragend. Bei bewegten Objekten halten Sie N klein.
TNR-Temporal Noise Reduction: Dieser Filter ist für monochrome 8- oder 16-Bit-Bilder von Flächenkameras gedacht und wird meist für Wärmebilder eingesetzt. Jedes Bild wird mit dem vorherigen gefilterten Bild überblendet. Der Parameter a ist das Gewicht des neuen Bildes, zwischen 0 und 1. Ein kleinerer Wert ergibt weniger Rauschen, hinterlässt aber eine längere Spur hinter bewegten Objekten. Der Wert 1 bedeutet keine Wirkung.
SNR + DDE: Dies ist ein geführter Filter. Er zerlegt das Bild in zwei Ebenen: eine Basisebene und eine Detailebene. Anschließend verringert er das Rauschen in der Detailebene und hebt die Details selbst hervor. Er funktioniert sowohl mit Zeilen- als auch mit Flächenkameras. Der Parameter k legt die Glättungsstärke fest, Df die Verstärkung feiner Details und Dm die Verstärkung mittlerer Details. Bei Farbbildern ist der Modus Luma etwa dreimal schneller und erzeugt keine Farbsäume an Kanten.
- Zeilenkamera mit Reserven bei der Zeilenrate: Bundle Average.
- Unbewegte Szene oder Laborprobe: Continuous Average.
- Rauschen entlang der Zeile, feine Details unwichtig: Box Car mit kleinem N.
- Wärmebild mit langsam bewegten Objekten: TNR mit mittlerem a.
- Sie möchten Details sehen, aber kein Korn: SNR + DDE.
- Softwareseitige Rauschminderung statt korrekter Belichtung einsetzen. Ist das Bild unterbelichtet, korrigieren Sie zuerst Belichtung und Beleuchtung. Kein Filter kann ein Signal zurückholen, das nie aufgezeichnet wurde.
- Continuous Average mit großem N an einem laufenden Band verwenden und sich dann wundern, warum Kanten in Bewegungsrichtung verschmiert sind.
- Set in den Bereichen TNR und SNR + DDE vergessen. In diesen beiden Filterbereichen werden Änderungen erst übernommen, wenn Sie Set drücken.
Schalten Sie die Stufen einzeln ein und prüfen Sie nach jeder das Liniendiagramm oder das Bild. Sind zwei oder drei Filter gleichzeitig aktiv, können Sie nicht mehr erkennen, welcher die Details geschluckt hat. Beginnen Sie mit dem niedrigsten Wert und erhöhen Sie nur, bis das Rauschen akzeptabel ist – nicht weiter.
Mehr über Bildrauschen erfahren Sie unter Wikipedia-Artikel (Englisch).
Die Kameras, mit denen diese Werkzeuge arbeiten, finden Sie auf der Seite Altron . Wenn Sie nicht sicher sind, welche Methode am besten zu Ihrer Produktionslinie passt, nehmen Sie Kontakt mit uns auf.