"비네팅(vignetting)"이라는 용어는 프레임의 바깥쪽 가장자리로 갈수록 이미지가 점차 어두워지는 현상을 말합니다. 사진작가가 예술적 효과를 위해 의도적으로 비네팅을 생성하는 경우도 있지만 머신 비전에서 비네팅은 거의 대부분 의도적이지 않으며 효과적인 이미지 처리를 방해하는 문제로 간주됩니다.
가장 심각한 유형의 비네팅은 렌즈의 이미징 서클이 카메라 센서의 전체 에어리어(라인 스캔 카메라의 경우 전체 너비)를 커버할 만큼 크지 않을 때 발생합니다. 이런 경우 이미지 가장자리에 어두운 검은색 영역이 생기게 됩니다. 이러한 유형의 비네팅을 완벽하게 해결하는 유일한 방법은 더 큰 이미징 서클을 지원하는 렌즈로 교체하는 것입니다.
그러나 센서에 적합한 렌즈를 사용하는 경우에도 이미지의 바깥쪽 가장자리로 갈수록 어느 정도는 이미지가 어두워지는 것을 확인할 수 있습니다. 이러한 자연적인 비네팅은 단순히 광이 렌즈를 통과해 센서로 도달하는 방식 때문에 발생하게 됩니다.
광선은 센서의 중심을 수직으로 비추는 동시에 센서의 바깥쪽 가장자리에 도달하는 각도로 이동해야 합니다. 따라서 충격 각도와 광이 이동한 거리로 인해 광의 강도가 감소하게 됩니다.
렌즈 비네팅 뿐만 아니라 사용 중인 조명으로 인해 이미지에 추가적인 불균일이 발생할 수도 있습니다. JAI 라인 스캔 카메라에는 렌즈 비네팅 및 기타 조명 불균일을 보정하기 위한 자동 음영 보정 기능이 탑재되어 있습니다.
비네팅의 몇 가지 예시와 이를 해결하는 방법을 간단히 살펴보도록 하겠습니다.
렌즈 비네팅 예시
아래의 왼쪽 예시는 흑백 라인 스캔 카메라로 촬영한 이미지이며 렌즈 비네팅과 불균일한 조명 조건이 함께 나타난 이미지를 보여줍니다. 이미지의 가장자리가 중앙보다 눈에 띄게 어두운 것을 확인할 수 있습니다. 이미지의 어두운 영역은 디테일이 명확하지 않아 검사 시 부정확하거나 잘못된 해석이 발생할 수 있습니다.
이를 해결하는 한 가지 방법은 음영 보정을 적용하는 것입니다. 흑백 JAI 라인 스캔 카메라의 음영 보정 기능은 이미지의 더 어두운 영역에 지능적으로 이득을 적용하여 이미지의 더 밝은 영역과 동일한 밝기로 보정합니다. 오른쪽 이미지에서 볼 수 있듯이 음영 보정을 적용하면 신호 채널 전반에 걸쳐 강도 분포가 균일해지고 이미지의 밝기가 일정해집니다. 강도가 이미지 전체에 걸쳐 균일해지기 때문에 이러한 유형의 음영 보정을 보통 "플랫(flat)" 음영 보정이라고 합니다.
컬러 카메라의 경우 렌즈 비네팅은 이미지 가장자리 밝기에 영향을 줄 뿐만 아니라 뚜렷한 컬러 음영 효과를 생성할 수도 있습니다. 이는 컬러 파장이 센서의 가장자리로 구부러질 때 감소하는 강도가 약간씩 다르기 때문입니다. 아래 이미지는 컬러 라인 스캔 카메라에서 발생하는 이러한 음영의 예시를 보여줍니다. 보정 전 컬러 그래프는 컬러 채널들이 센서의 가장자리로 이동할 때 어느 정도로 다르게 영향을 받는지 보여줍니다.
컬러 음영 보정을 적용하면 이득을 선택적으로 조정하여 적색과 청색 채널을 녹색 채널의 응답 곡선과 정렬하여 이미지의 모든 배색을 제거합니다. 그러나 적색과 청색 채널을 녹색 채널에 정렬한다고 해서 음영이 제거되는 것은 아니며, 이미지 전체에 걸쳐 3개 채널의 음영을 동일하게 만드는 것일 뿐입니다.
이러한 경우 플랫 음영과 컬러 음영 보정이 모두 필요합니다. 우선 플렛 음영을 적용하여 마스터 이득을 사용하여 가장자리 쪽으로 전체 강도 변화를 균일하게 만듭니다. 그런 다음 컬러 음영을 적용하여 컬러 효과를 제거할 수 있습니다. 이 경우 마지막으로 화이트 밸런싱이 필요할 수도 있습니다.
도움이 필요하신 경우 JAI로 문의하세요:
고속 라인 스캔 애플리케이션 요건에 맞는 완벽한 카메라를 찾으실 수 있도록 도와드리겠습니다.
JAI 엔지니어에게 문의하기