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时间:2018-04-29
《相机增益对图像亮度及噪音影响的定量分析》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、相机增益对图像亮度及噪音影响的定量分析整理人:孙荣相机增益:数字相机及图像处理专业常使用dB表示其增益,但我们在使用中,往往忽略了dB的实际意义。单位dB(Decibel,分贝),用来表示两个量的相对大小关系。在工程应用中,经常替代具体的比值出现。目的是把一个很大(后面跟一长串0的)或者很小(前面有一长串0的)的数比较简短地表示出来。也可以理解为根据具体的应用,将比值结果重新量化定义。图像传感应用中,dB的定义方式为:20log(甲/乙)=()dB其中logx是以10为底的对数。当然,在其他领域也有不同的定
2、义方式,如功率上为:10log(甲/乙)=()dB其中logx是以10为底的对数。类似的还有,单位bit(有效位数)的定义方式为:lg(甲/乙)=()dB其中lgx是以2为底的对数。鉴于对数的相关计算比较复杂和抽象,我们根据图像传感应用中的dB定义方式,将各类技术文档中经常出现的±10dB换算为常规的比值数据,便于理解和使用:dB数-10dB-9dB-8dB-7dB-6dB-5dB-4dB甲/乙0.31620.3550.3980.4470.5010.5620.631dB数-3dB-2dB-1dB0dB1dB
3、2dB3dB甲/乙0.7080.7940.89111.1221.2591.413dB数4dB5dB6dB7dB8dB9dB10dB甲/乙1.5851.7781.9952.2392.5122.8183.162dB数与常规比值换算表从表格中可知,当6dB时,甲为乙的2倍;-6dB时,甲为乙的0.5倍。10dB与-10dB相比,甲扩大为原来的10倍。为了确认上述换算表的正确性,我们将其与一些资料进行了对比,并通过实验进行了简单的验证。资料对比:DALSAPC304K相机DALSAP38K相机Chromasense
4、4k相机由DALSA提供的相机技术手册中可以看出,相机响应度@+10dB是相机响应度@-10dB的10倍,相机响应度@+10dB是相机响应度@0dB的3.16倍,相机响应度@0dB是相机响应度@-10dB的3.16倍,与换算表中的数据一致。Chromasense4k的技术手册中并未给出各级dB下相机的具体参数,但根据其提供的级数推断,Chromasense4k相机的AnalogCoarseGain最高支持2倍(+6dB)的扩展。实验验证:以DALSAP38K黑白相机为例,在各项环境参数相同的情况下,使用模拟
5、增益0dB和模拟增益3dB两种状态拍图并分析:模拟增益0dB模拟增益3dB使用HALCON算子intensity(Regions,Image:::Mean,Deviation),对两幅图像中心相同区域的均值和方差进行统计:其中像素的灰度均值可代表图像的平均亮度:像素的灰度方差可代表图像的噪声水平:初步结论:相机模拟增益是通过调整相机响应度进而影响输出图像亮度的。相机模拟增益对图像亮度的影响,与我们梳理的表格信息基本一致。也就是说今后可以通过当前图像亮度、以及目标图像亮度,反推相机模拟增益的设置,改变当前完全
6、依靠现场人工调试的状态。同时还可以看到,通过模拟增益调节图像亮度时,图像噪声的变化程度与图像亮度的变化程度是相同的。也就是说,当图像中缺陷信号的幅度小于或近似于噪音信号时,通过调节模拟增益拉伸图像对比度并不能提高缺陷的检测能力;但对于信号幅度较大的缺陷,模拟增益拉伸图像可以提高缺陷检测的控制精度。
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