知識(shí)分享：iDS 偏振相機(jī) 數(shù)據(jù)影像前處理
iDS 偏振相機(jī)使用 Sony Pregius IMX250MZR Global Shutter CMOS 傳感器 ，在低對(duì)比或是高反光表面上，能夠有更好的影像細(xì)節(jié)，有助於檢測(cè)表面上的刮痕，
或是透明物體內(nèi)應(yīng)力分佈的應(yīng)用。透過(guò)偏振濾光片，傳感器在單張影像產(chǎn)生四個(gè)偏振方向的影像，通過(guò)數(shù)據(jù)前處理，可直接計(jì)算出重要且經(jīng)常需要的結(jié)果，節(jié)省時(shí)
間和 PC 計(jì)算負(fù)載，為後續(xù)影像處理提供了最大的可能性。
iDS偏振相機(jī)組件和數(shù)據(jù)前處理
偏振相機(jī)能夠通過(guò)像素前處理使用"四向偏振器"(0°，45°，90°或135°)的原始影像數(shù)據(jù)，影像擷取偏振光的方向和強(qiáng)度，在新的影像資訊並利用偏振數(shù)據(jù)將其可視
化，使對(duì)比度可見(jiàn)，使用前定義的可選影像組件，使用者可以直接從感應(yīng)器原始數(shù)據(jù)中濾除干擾的光反射，即使在幾乎影像較黑的情況下看到反射物體特徵
偏振相機(jī)優(yōu)勢(shì) (相機(jī)影像前處理)
| 非常簡(jiǎn)單 | 簡(jiǎn)化影像處理的工作，從相機(jī)接收了最佳影像可直接進(jìn)行下一步的影像處理 |
| 高效 | 節(jié)省 PC 計(jì)算資源 |
| 符合視覺(jué)要求 | 相機(jī)的影像數(shù)據(jù)可用於任何標(biāo)準(zhǔn)視覺(jué)應(yīng)用程序，無(wú)需其他或特殊軟體 |
iDS Vision Cockpit 上使用各個(gè)影像格式
Vision Cockpit 在相機(jī)參數(shù)的配置，可以安裝軟體開(kāi)發(fā)套件 iDS peak
在 ImageFormatControl node 中找到影像格式作為影像組件
iDS偏振相機(jī)的影像格式也可以與相容 GenICam 的軟體一起設(shè)置使用
特定應(yīng)用程序的圖像格式
相機(jī)的FPGA中即時(shí)計(jì)算，提供8種影像格式
Raw
影像格式：8 bit Mono，2448 × 2048 Pixel (完整的解析度)
5 百萬(wàn)像素解析度 8 bit Mono 影像，利用不同偏振的像素濾波的強(qiáng)度值
可以確定線性偏振光的角度和偏振度，原始影像數(shù)據(jù)用於評(píng)估和計(jì)算基礎(chǔ)
Intensity
影像格式：8 bit Mono，1216 × 1024 Pixel (原始解析度的1/4)
通過(guò)"四向偏振器"後，由四個(gè)被測(cè)的光強(qiáng)度平均值(m)。(0°，45°，90°、135°)
計(jì)算公式 m =（I_0°+ I_45°+ I_90°+ I_135°）/ 4
影像格式是沒(méi)有光偏振的亮度，因比是較趨近單色影像擷取的強(qiáng)度值
Intensity Non Polarized
影像格式：8 bit Mono，1216 × 1024 Pixel (原始解析度的1/4)
此強(qiáng)度值 (I_min) 僅對(duì)應(yīng)於影像非偏振光的比例
光偏振 用I_min = m *（1- DoP）計(jì)算光的偏振
使用這種影像格式，可以有效減少光反射
Intensity Only Polarized
影像格式：8 bit Mono，1216 × 1024 Pixel (原始解析度的1/4)
此灰度值影像 (I_amp) 僅包含光的偏振部分。使用I_amp = I_max-I_minb計(jì)算得出
沒(méi)有偏振光的區(qū)域會(huì)變更暗。單個(gè)像素的當(dāng)前亮度已完全集結(jié)到影像中
調(diào)整曝光值會(huì)影響影像顯示。此模式與偏振度 (DoP) 模式區(qū)分開(kāi)，輸出是絕對(duì)值而不是相對(duì)部分
Degree Of Polarization (DoP)
影像格式：8 bit Mono，1216 × 1024 Pixel (原始解析度的1/4)
偏振度為偏振光總強(qiáng)度的百分比
由於是相對(duì)值的關(guān)係，若未發(fā)生削波現(xiàn)象，DoP 計(jì)算僅會(huì)受到曝光變化的輕微影響
- 偏振度愈高，確定的角度越適合於後續(xù)的計(jì)算和分析
- DoP 值太低，偏振將無(wú)法用於分析。影像資訊會(huì)有較多噪點(diǎn)
偏振光應(yīng)用中，DoP 是重要的結(jié)果品質(zhì)，確定場(chǎng)景的正確照明條件一個(gè)很好的衡量標(biāo)準(zhǔn)
Polarization Angle
影像格式：8 bit Mono，1216 × 1024像素 (原始解析度的1/4)
此影像模式將所有計(jì)算出的偏振角 (每個(gè) "四向偏振器" 2×2像素的單個(gè)角度)，顯示為灰度值影像
角度在內(nèi)部進(jìn)行縮放，在0° ~ 180° 的範(fàn)圍內(nèi)輸出。因此不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的輸出值
偏振光較少的區(qū)域，角度結(jié)果變化較大，四向偏振器的角度資訊未能從雜訊中被提取出來(lái)
這通常意味著無(wú)法進(jìn)行穩(wěn)定的角度計(jì)算
使用計(jì)算的偏振角，建議可先通過(guò)偏振度（DoP）進(jìn)行測(cè)試
角度和偏振度信息的組合
使用 HSV 色彩空間，相機(jī)可以產(chǎn)生多個(gè)資訊的組合影像格式
影像中的偏振角和偏振度，會(huì)顯示錯(cuò)誤的顏色，從而使關(guān)係可視化，可以較易看出結(jié)果
如果角度資訊不能從雜訊被取出來(lái)，幾乎沒(méi)有偏振光，結(jié)果對(duì)於處理幾乎沒(méi)有用
在這種情況下，除了角度值外，組合格式還提供了一種在同一影像進(jìn)行驗(yàn)證的措施
IDS Heat Map
影像格式：24 bit RGB，1216 × 1024 Pixel（原始解析度的1/4）
HSV (H =角度，V = DoP，S = 100％)
在這種組合格式，將確定的偏振角與偏振度組合在一起。影像的亮度由 DoP 縮放
暗區(qū)偏振分量較低，角度計(jì)算可能較不準(zhǔn)確
對(duì)於明亮的區(qū)域，存在較大的偏振分量，可以正確確定角度
IDS Color Map
影像格式：24位 bit RGB，1216 × 1024像素（原始解析度的1/4）
HSV（H =角度，V =絕對(duì)值(單點(diǎn)-DoP)，S = DoP）
在這種組合格式中，偏振角也與偏振度有關(guān)，此處實(shí)際的灰度值影像包含在計(jì)算中
這裡的亮度對(duì)應(yīng)於灰階影像和 DoP 之間的差異量。由於明亮的單色影像區(qū)域以及高 DoP
這使影像整體上更明亮，僅在沒(méi)有亮度資訊也沒(méi)有高 DoP 資訊的區(qū)域變暗或變黑
DoP 作用的飽和度。因此，強(qiáng)烈的顏色表示影像區(qū)域的偏振光比例很高
