.png "Kitcam.ru - видеонаблюдение")
В корзине пусто!
Методика расчета светочувствительности сенсоров изображения ON Semicondutor измерение ISO
Автор: Видеокомплект Дата: 01.03.2021 Просмотров: 2355 Комментарии: 1
Методика расчёта светочувствительности сенсоров изображения ON Semiconductor. Измерение ISO
Датчики изображения ON Semiconductor и измерение ISO
Измерение ISO применяется в видеотехнике, включая системы безопасности и камеры видеонаблюдения.
Существует множество способов описания светочувствительности системы формирования изображения. Традиционно чувствительность цифрового сенсора определяется его квантовой эффективностью — количеством электронов, генерируемых для каждого падающего фотона.
Также чувствительность часто оценивают по величине выходного напряжения, возникающего во время экспозиции, которая измеряется в Дж/см².
В ряде случаев экспозиция определяется в фотометрических единицах — люкс × секунда (lx·s).
Традиционно чувствительность фотоплёнки определялась значением ISO. Этот показатель отражает уровень экспозиции, при котором достигаются заданные параметры качества изображения.
Индекс экспозиции
Индекс экспозиции определяется по следующей формуле:
| E = | 10 |
| H |
(Eq. 1), где H — экспозиция, измеряемая в люкс × секундах.
Поскольку цифровые системы обработки изображений часто сравнивают с традиционными фотосистемами на основе галогенида серебра, были разработаны стандарты измерения ISO для цифровых камер.
Использование определённого значения ISO в качестве индекса экспозиции позволяет получить одинаковую экспозицию в фокальной плоскости как для цифровой, так и для плёночной камеры.
Основные типы ISO
Существует два основных типа ISO: ISO на основе насыщения и ISO на основе уровня шума.
ISO на основе насыщения также называют «базовым ISO».
Выбор типа ISO зависит от конкретной области применения. В условиях, когда освещение полностью контролируется, например при студийной съёмке, индекс экспозиции подбирается таким образом, чтобы самые яркие участки изображения находились немного ниже уровня насыщения сенсора. Такая методика соответствует ISO, основанному на насыщении.
Если же съёмка ведётся при недостаточном или нестабильном освещении, более информативным становится ISO на основе уровня шума. В этом случае значение ISO рассчитывается с использованием отношения сигнал/шум (SNR), позволяющего определить чувствительность, обеспечивающую приемлемое качество изображения для конкретного применения.
Данный тип ISO соответствует максимальному значению EI, при котором достигается требуемое отношение сигнал/шум.
В фотографии принято считать, что SNR = 40 соответствует «отличному изображению», а SNR = 10 — «приемлемому изображению». Для каждого из этих уровней рассчитывается соответствующее значение шумового ISO.
Расчёт ISO для полупроводниковых датчиков изображения
ISO полупроводниковых датчиков изображения определяется путем прямых измерений с использованием следующей формулы:
| ISO = | 15.4 × f#² |
| L × t |
(Eq. 2)
Где ISO — базовое значение ISO (ISO, основанное на насыщении), f# — эффективное диафрагменное число объектива, используемого при измерении, L — яркость 18%-ного отражателя в сцене (кд/м²), а t — время экспозиции в секундах.
Использование 18%-ного отражателя является общепринятым лабораторным стандартом, поскольку большинство измерительных стендов оснащены эталонной серой картой с коэффициентом отражения 18%, что обеспечивает стабильность и повторяемость результатов.
Постоянная 15.4 в формуле получена на основе параметров типичной системы формирования изображения: светопропускание объектива около 90%, коэффициент виньетирования 0,98 и измерение экспозиции в точке изображения, расположенной под углом 10° относительно оптической оси. Эти параметры используются при расчёте фактической экспозиции на плоскости изображения.
Практическое измерение ISO
Для измерения яркости сцены уровень освещения изменяют до тех пор, пока камера не выдаст среднее значение, равное 18/106 полной шкалы при съемке поверхности с коэффициентом отражения 18%. При этом время экспозиции остается постоянным.
Под полной шкалой понимается либо уровень насыщения сенсора изображения, либо максимальное значение АЦП — в зависимости от того, что достигается раньше.
Почему используется значение 106?
Значение 106 выбрано не случайно. Оно обеспечивает запас по яркости до 106% коэффициента отражения для передачи ярких участков изображения (бликов). Для более требовательных приложений может использоваться большее значение, обеспечивающее дополнительный запас по светам.
Параметры измерения
Яркость сцены измеряется светометром в кд/м² и подставляется в формулу вместе с числом f объектива и временем интегрирования. Для цветных сенсоров измерение ISO выполняется по наиболее чувствительному каналу — зелёному для RGB-матриц.
Что влияет на результат измерения
Полученное значение ISO зависит практически от всех компонентов системы: объектива, ИК-фильтра, настроек усиления и смещения камеры, параметров АЦП и других факторов. Поэтому измерения необходимо выполнять при тех же настройках, которые будут использоваться в конечном устройстве.
Пример
Сенсор изображения KAF-16801 — полнокадровый ПЗС-датчик с разрешением 16 Мп, пикселями размером 9 мкм, цветовым фильтром RGB и без микролинз — имеет базовое значение ISO немного выше 100 при допуске отражения 170% для бликов или около 62 ISO при использовании значения 106%.
Такого уровня светочувствительности более чем достаточно для условий студийного освещения, для которых данный сенсор и предназначен.
Стандарт: ISO 12232 «Photography — Electronic Still Picture Cameras — Determination of ISO Speed».
Дополнительная литература
Методика оценки светочувствительности сенсоров изображения, разработанная компанией Sony для собственных CMOS-сенсоров, применяемых в системах безопасности и видеонаблюдения.
Патент Sony. Методика определения индекса светочувствительности CMOS-сенсоров Sony CCTV (SNR1s = [Lux]), основанная на отношении сигнал/шум (SNR). Подробнее →
NEW
Светочувствительная IP-видеокамера 5 Мп на базе промышленного сенсора CMOS BSI 2-го поколения формата 1/1.8". Демонстрация ночной цветной съемки доступна по ссылке: перейти →
Связанные товары
17900р.
В корзину
Связанные статьи
Сенсор изображения ARO521 приложений безопасности видеонаблюдения
Автор: Видеокомплект Дата: 01.03.2021 Просмотров: 1866 Комментарии 0
В этой статье: - Продукт безопасности сенсор изображения матричного типа AR0521 предназначен как для работы в условиях низкой освещенности, так и для работы с высоким динамическим диапазоном, с чередованием строк при считывании T1 / T2 для поддержки HDR вне кристалла в микросхеме ISP. AR0521 создает исключительно четкие, четкие цифровые изображения, а его способность захватывать как непрерывное в..
Сенсора изображения матричного типа ARO237 характеристики
Автор: Видеокомплект Дата: 01.03.2021 Просмотров: 1093 Комментарии 0
В этой статье представлен CMOS AR0237 — цифровой сенсор изображения 1/2,7" с разрешением 1928 × 1088 пикселей (Full HD) для систем видеонаблюдения и безопасности. Поддерживает RGB/RGB-IR, HDR-съёмку, электронный Rolling Shutter и функции обработки изображения для получения качественного видео...
Сенсор изображения матричного типа AR0237 описание
Автор: Видеокомплект Дата: 01.03.2021 Просмотров: 1160 Комментарии 0
AR0237— это 1/2.7-дюймовый цифровой CMOS-сенсор изображения с массивом активных пикселей 1928 × 1088. Сенсор поддерживает версии RGB, а также RGB-IR для работы в ближнем инфракрасном диапазоне. AR0237 обеспечивает захват изображений в линейном режиме и режиме расширенного динамического диапазона (HDR) с использованием электронного роллинг-затвора (Rolling Shutter)...