图像质量基础

目录畸变亮度均匀性景深曝光误差动态范围色差灰阶色彩还原清晰度噪声感谢各位大佬对我的支持,如果我的文章对你有用,欢迎点击以下链接 个人主页 C语言️️️ C语言例题 数据结构C语言 C‍‍‍ Linux python 软件测试 笔试练习题‍‍‍ 秋招准备算法题‍‍‍ 高并发内存池项目️️️ 文章链接目录 面试总结 实习内容畸变大白话来讲就是拍摄后的图像与真实图像有偏差,图像发生了弯曲比如一个正常的方格子,在拍摄后理想的图像结果应该也是方格子然而由于畸变导致最后的图像线段发生了弯曲,这种情况导致与真实画面不一致在日常生活中的例子就是家门口的猫眼,正常情况下如门框 走廊墙壁等都是笔直的.但是从猫眼看过去画面越边缘越弯曲亮度均匀性举个例子,在一间空房子里亮着一个灯泡,灯泡正下方很亮,但是往边缘走就越来越暗假设在拍摄一张白纸,理想情况下拍摄的图像也应该和白纸一样都是白的,而且均匀程度一致,然而真实情况是,拍摄画面中间更白,边缘更黑出现这种情况有几个原因光学衰减:在统一距离时,中心处的光线距离最短,能量损耗最小边缘处距离最远,能量损耗最大机械遮挡相机内部的镜筒、遮光罩或镜头内部的机械结构会阻挡了部分边缘光线。景深相机在对焦完成之后,能够拍到清晰的图片这段距离叫做景深景深分为小景深和大景深,小景深从上面定义可以知道就说能够拍摄到清晰图片的距离比较短,大景深相反如图,在拍摄时,除了图正中间的花是清晰外其他都是模糊的,这种情况就说景深影响景深的三个因素:镜头光圈 拍摄距离 镜头焦距镜头光圈:举一个例子,在眼睛视力体检时,我们经常在看不清字符时会不自觉的眯起眼,镜头光圈也是一样的,光圈越大可以理解成眼睛睁的越大,景深越小,光圈越小眼睛咪的越小,景深越大拍摄距离:举一个例子,伸出一根手指,用斗鸡眼看这跟手指时会发现周围的景象都变得非常模糊,当手指移动到远处后周围景象就稍微变清晰了一点镜头焦距:以下面这个图片为例,左边主人公背后背景由于在画面中看起来非常小,即使没有对准焦页不容易察觉除了,所以会觉得背景清晰,由于清晰且画面中装着的内容更多所以景深更大右边则是主体放大了,因为主体放大,后面背景也跟着放大了,导致之前看着比较清晰的背景变得很模糊,也就成了小景深曝光误差曝光的定义是镜头照射在感光元件上的光量我们可以理解成相机是一个空水桶光线就是水,曝光就是打开水龙头往桶里接了多少水曝光受三个因素影响 ISO感光度、快门速度、光圈大小ISO曝光感:可以理解成对光线的敏感程度,对于不同的水桶,比如大水桶,需要非常多的水才能接满,此时往水桶里面接水时,水桶表面会比较平静,对应的照片质量更好如果水桶较小,稍微接一点水,水桶就装满了,就会导致漏水,以及水桶在接水过程的表面会起波纹,导致最后照片质量不合格快门速度:快门速度就像打开水龙头持续的间隔,间隔越短水越少,间隔越长水越多光圈大小:理解成水龙头水流面积的大小,光圈越大水流面积越大,单位时间流水量越多动态范围动态范围又叫曝光范围,他指的是相机捕捉光线的强度范围还是以水桶为例子,曝光指水桶的装水量,不同的水桶装水量不一样,这个装水范围就叫动态范围因此动态范围越大留给摄影人员调节的空间就越多举个例子,在一间房子里,太阳光线直射窗户,但由于窗户不够大,屋里的部分区域光线比较暗,因此如果曝光调的过高就会导致窗户的图像全是白色,捕捉不到一点细节,如果曝光调的过低,屋里家具…会变得过暗,所以在足够大的动态范围内,我们可以不断的尝试调节曝光时图像的更多细节保留下来色差色差产生是因为透镜对不同波长的色光有不同的折射率这也称为色散现象色差指的是各种波长的色光无法聚集到统一点上导致点位的色彩出现偏差比如同一未知红光折射的距离稍远,而蓝光折射的距离更近色差分为纵向色差和横向色差纵向色差和前面图片是一样的,不同的光波长不同导致焦距不一致也就是前面的折射的距离不一致,导致同一个点他的色彩出现了差异横向色差我们用一个平面去截取两种光,可以看出他们在平面的位置是不一样的,因为图片仅反应了纵向上的差异,实际上横向也会出现偏差,综合导致了横向色差灰阶灰阶是由白到黑或由黑到白这一渐变的过程组合,我的理解就说渐变灰阶的测试是对摄像头在不同光照强度下对这一渐变过程的测试比如我们以数字代表颜色过渡的变化,数字越大颜色越黑,那么10 9 8 7 6…1这个过程是由纯黑到纯白,如果摄像头能够准确的识别出这一过程的每个变化的阶段那么这个摄像头的灰阶识别能力就好对于识别能力较差的摄像头会出现这样的情况10 10 10 7 6…2 2也就是说中间渐变的过程没有识别出来所以好的灰阶识别意味着能够分别每一个微小的差异,差的识别会合并中间的细节色彩还原色彩还原又叫色彩精度,指的是对真实画面色彩还原的能力,也可以理解成真实图像颜色越接近色彩还原能力越强色偏:可以理解成颜色还原的偏差,是拍摄图像中某种颜色的色相、饱和度与真实的图像有明显的区别的值,也就是说色偏是一个可量化的值,色偏越大,人的感受越强烈色彩饱和度:色彩的鲜艳程度也称作纯度。色饱和度最高,颜色越鲜艳,饱和度越低颜色越暗淡,比如网吧的显示器就可以调节色彩饱和度,色彩饱和度并不是越高越好,比如我玩的某吃鸡游戏,在缩圈后会成暗红色,如果色彩饱和度调太高了,周围的建筑物体以及人物动作就很难看清白平衡:在不同光源条件下白平衡功能能将白色物体显示为白色的能力白平衡能校正不同色温带来的偏差,比如清晨 正午 黄昏 黑夜…这几个时间点的光线是不一样的清晰度清晰度:设备对画面清晰程度和展现细节信息的能力在看视频的时候如果清晰度不够高就看着非常模糊,感觉像打了马赛克一样衡量清晰度常用的两个指标是SFR空间频率响应和MTF调制传递函数SFR:这是一个测量方式,通过拍摄标准测试图卡来分析系统对不同空间频率信号的响应能力MTF:是一个函数,通过SFR这个测量的过程得到一条区线,MTF值越高说明清晰的越好,MTF曲线上升速度越快说明图像细节处理能力越强噪声噪声在图像中的表现形式为颗粒状态,这些颗粒是通过对图像干扰造成的理想的图像是每个像素都准确反应场景的光强噪声图像则是由真实的光圈以及随机的噪声误差导致的噪声越大图像的颗粒越明显,看着越模糊,噪声越小,颗粒越不容易发现,与真实图像非常接近这里有人会由疑问,噪声和清晰度的图片看着都很模糊,那为什么还会有噪声这个概念呢其实噪声图像看着模糊是因为图像中的颗粒遮挡了图像的细节,使图像看着不清晰,而其他没有遮挡住的则是和原来图像一样是清晰的清晰度则是图像轮廓线模糊,细节还原能力不够强导致的简单来说清晰度是信号保留的能力,噪声是信号干扰的能力