[비전 용어] 카메라, 프레임 그래버 #2

지난 번에 이어 비전 용어에 대한 두 번째 설명입니다.

[비전 용어] 카메라, 프레임 그래버 #1

흑백 카메라(Monochrome Camera) :

흑백 센서 1개가 장착된 카메라입니다. 흑백 영상 출력만 가능합니다.

싱글 칼라 카메라(Single, Bayer Camera) : 

Bayer Filter가 입혀진 센서가 1개 장착된 카메라를 의미합니다.

Raw 데이터는 흑백 영상처럼 출력되지만, Bayer Conversion을 통해 칼라(Color) 영상으로 변환이 가능합니다.

여기서 중요한 점은, Bayer Conversion은 보통 카메라가 아닌 Frame Grabber 혹은 Host PC에서 수행됩니다.

카메라에서 Bayer Conversion하여 RGB형태로 데이터를 출력하는 제품도 있긴 합니다만,

거의 대부분의 카메라는 RAW 데이터로 출력하고 Frame Grabber에서 Bayer Conversion을 수행합니다.

그래서 카메라 사양서에는 RAW 데이터 기준 max fps이 기재되어 있습니다.

대부분의 사용자는 '칼라 영상'을 max fps으로 얻을 수 있다고 헷갈려 하는데, 이는 RAW 데이터 기준인 것을 기억하시길 바랍니다.

멀티 칼라 카메라(Multi, Color Camera, 3CMOS, 3CCD) :

Bayer 카메라는 Filter가 입혀진 센서 1개를 사용하지만, 

멀티 칼라 카메라는 RED / GREEN / BLUE 필터가 각각 입혀진 센서 3개가 장착된 카메라입니다.

Bayer 카메라는 Color Conversion을 수행할 때 수식에 의해 데이터를 생성하므로 감도 혹은 Edge 표현이 부자연스럽습니다.

하지만 Color Camera는 별다른 연산 없이 감도가 높은 칼라 이미지를 얻을 수 있습니다.

FFC(Flat Field Correction) :

FFC는 불균일(Non-Uniformity)한 이미지를 균일한 이미지로 보정해주는 카메라의 기능입니다.

일반적으로 라인스캔 카메라(Linescan Camera)에 이러한 기능이 탑재되어 깨끗한 이미지를 출력할 수 있습니다.

FFC가 제대로 적용이 되지 않은 카메라는 렌즈, 조명, 외부 환경에 따라 이미지의 가운데는 밝고, 

이미지의 가운데와 멀어지는 위치일수록 밝기가 어두운 영상을 출력합니다.

보통 제품 출하 시 카메라에 FFC가 적용되어 별도의 FFC를 수행할 필요는 없지만,

제조사마다 그 퀄리티가 다를 수도 있고, 장비 환경에 따라 추가로 FFC를 수행하는 경우가 있습니다.

아래 이미지는 실제 카메라 영상이 아닌, 샘플 이미지로 FFC의 효과를 보여줍니다.

< FFC 적용 전, 불균일한 이미지 >

<  FFC 적용 후, 균일한 이미지 >

FPN(Fixed Pattern Noise) :

고정 패턴 노이즈(FPN)는 온도, 노출 시간 등에 따라 고정된 위치에서 발생하는 노이즈를 의미합니다.

그리고 FPN은 DSNU(Dark Signal Non-Uniformity)와 PRNU(Pixel Response Non-Uniformity) 두 종류로 나뉘어집니다.

※ 참고 링크 : https://en.wikipedia.org/wiki/Fixed-pattern_noise

아래 이미지는 실제 카메라 영상이 아닌, 샘플 이미지입니다.

DSNU(Dark Signal Non-Uniformity) :

빛이 없는 어두운 상태 즉, 센서에 빛이 들어오지 않는 조건에서 픽셀 값이 다르게 출력되는 것을 의미합니다.

보통 화이트 픽셀(White pixel)이라고 얘기합니다.

PRNU(Photo Response Non-Uniformity) :

빛이 들어오는 조건에서 픽셀 마다 서로 다른 값으로 출력되는 것을 의미합니다.

편차가 크면 클수록 이미지 전체적으로 지저분한 노이즈 영상이 취득됩니다.

참고 :

LUCID Vision Labs : 링크